Швейцарские учёные "обнаружили" бесплатный источник электроэнергии буквально у себя под ногами: в скрипучих деревянных досках. Про скрипучесть мы, конечно, добавили для красного словца. На самом деле инженеры продемонстрировали наногенератор, позволяющий получать энергию из деревянного покрытия для пола, по которому ходят люди.
Исследователи улучшили проводящие свойства древесины, покрыв её слоем полимера и вырастив на ней нанокристаллы. Полученное устройство может обеспечивать энергией светодиодные лампочки и небольшие электроприборы.
Чтобы достичь этого результата, учёные поместили два слоя специально обработанной древесины между двумя рядами электродов. Из-за соприкосновения двух кусков дерева при нажатии на них появляется электрический заряд — этот эффект называется трибоэлектрическим.
Однако обычная древесина — не самый лучший материал для создания такого генератора.
"Древесина по сути трибонейтральна. Это значит, что она не склонна приобретать и терять электроны [в результате трения]. Поэтому наша задача состоит в том, чтобы создать древесину, которая способна брать и отдавать электроны", – объясняет ведущий автор работы Гвидо Панцараза (Guido Panzarasa) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
Чтобы усилить трибоэлектрические свойства древесины, исследователи покрыли один кусок дерева полидиметилсилоксаном (PDMS) — полимером, который приобретает электроны при контакте. На другом куске дерева они вырастили нанокристаллы с сокращённым названием ZIF-8. Эти кристаллы являются гибридным материалом, состоящим из ионов металла и органических молекул, и они легко отдают электроны.
Создатели наногенератора также протестировали несколько разных типов древесины, распиленных в разных направлениях, чтобы понять, какой из них станет наилучшей основой для выработки энергии.
Так они выяснили, что лучше всего для этих целей подходит радиальный распил ели.
"Нашей целью была демонстрация возможности модифицировать древесину относительно экологически чистым способом, чтобы придать ей трибоэлектрические свойства. Ель — дешёвый и доступный материал, который обладает хорошими механическими свойствами. Процесс адаптации материала достаточно прост, и его можно масштабировать до промышленного уровня. Это всего лишь вопрос инженерии", – отметил Панцараза.
Прототип деревянного покрытия для пола площадью немногим меньше листа бумаги формата A4 выработал достаточно электричества, чтобы от него работали светодиодные лампы и небольшие электроприборы наподобие калькулятора. Для этого взрослому человеку достаточно было наступать на деревянное покрытие.
При всех своих новых свойствах обработанная древесина всё ещё выглядит достаточно хорошо, чтобы её можно было использовать в дизайне интерьеров.
Авторы работы говорят, что всё это может сделать её хорошим источником зелёной энергии в "умных" домах. Также исследователи отмечают, что деревянные конструкции могут помочь бороться с парниковым эффектом, поглощая углекислый газ из атмосферы в течение всего своего периода использования.
В данный момент Панцараза с коллегами работают над дальнейшей оптимизацией химического покрытия наногенератора. Они стремятся сделать его ещё более экологически чистым и удобным в применении.
Работа европейских учёных была опубликована в издании Matter.
Напомним, ранее мы писали о создании комнаты, где любую электронику можно зарядить прямо по воздуху, а также об устройстве, собирающем энергию из человеческого пота. Также мы рассказывали о создании полностью возобновляемой прозрачной древесины.
Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
