Share This
Связаться со мной
Крути в низ
Categories
//Наногенератор извлекает энергию из движения при помощи соды и крахмала

Наногенератор извлекает энергию из движения при помощи соды и крахмала

25.06.2021Category : My Habr

Команда исследователей из Кореи и Индии разработала металл-органическую каркасную структуру из обычной пищевой соды и производной крахмала. Полученный материал авторы встроили в трибоэлектрический наногенератор тока. Оказалось, что  кинетической энергии ему достаточно для поддержания работы электронных часов, гигрометра и калькулятора.

nanogenerator izvlekaet energiju iz dvizhenija pri pomoshhi sody i krahmala 6161958 - Наногенератор извлекает энергию из движения при помощи соды и крахмала

Визуализация трибоэлектрического наногенератора. Справа визуализация металл-органическаой каркасной структуры из соды и циклодекстрина. Источник: dgist.ac.kr

Трибоэлектрические наногенераторы тока вырабатывают энергию за счёт трения между двумя твёрдыми материалами или между твёрдым материалом и жидкостью, расположенными внутри устройства. Главная идея создания подобных генераторов заключается в разработке носимых возобновляемых источников энергии для питания электроники. Для этого исследователям необходимо не только повысить мощность, но и обезопасить устройство. Некоторые материалы, используемые при разработке генераторов, считаются биологически опасными и не подходят для ношения на теле. 

Исследователи Государственного института науки и техники в Тэгу (Южная Корея) совместно с индийскими коллегами обратили внимание на циклодекстрин — полисахаридное соединение, синтезируемое путём ферментации крахмала. Оно не представляет угрозы для людей и отлично подходит на для производства металл-органической каркасной структуры (МОКС). МОКС обычно используют для адсорбции молекул газа или как материал для катализа. В своём исследовании авторы встроили его в трибоэлектрические наногенераторы для получения энергии из трения.

Синтез МОКС проходил в несколько этапов. Для начала авторы взяли смесь соды и циклодекстрина и развели его в воде. Вода разрушила часть связей между молекулами соединений. После исследователи применили к полученной смеси ультразвук, добавили тримезиновую кислоту и ещё раз обработали ультразвуком. Все действия проходили при комнатной температуре. В результате такого мягкого гидролиза образовалась решётка из ионов натрия, связанных между собой цилодекстриновыми связями.

Авторы нанесли МОКС на медный электрод, установленный на термопластике (полиэтилентерефталат). Напротив слоя МОКС расположен слой тефлона, размещённый на втором медном электроде и также приклеенный к термопластику. Две стороны пластика открываются и закрываются в ответ на совершение движения, например, при ходьбе или беге. Когда МОКС контактирует с тефлоном, происходит обмен электронами и вырабатывается электрический ток. 

nanogenerator izvlekaet energiju iz dvizhenija pri pomoshhi sody i krahmala 6171318 - Наногенератор извлекает энергию из движения при помощи соды и крахмала

Внешний вид устройства, прикреплённого к обуви. Источник: Advanced Energy Materials (2021). DOI: 10.1002/adfm.202101829

Команда прикрепила полученное устройство к обуви, рюкзаку, колену и животу человека. Оказалось, что в процессе ходьбы, бега трусцой, нагибаний и занятий йогой вырабатывается достаточно энергии для поддержания работы электронных часов, калькулятора и электронного гигрометра по отдельности. Авторы также сравнили сочетание тефлона и циклодекстрина с другими МОКС.

nanogenerator izvlekaet energiju iz dvizhenija pri pomoshhi sody i krahmala bd74262 - Наногенератор извлекает энергию из движения при помощи соды и крахмала

Сравнение характеристик электрической мощности трибоэлектрического наногенератора на основе различных МОКС. Источник: Advanced Energy Materials (2021). DOI: 10.1002/adfm.202101829

В будущих исследованиях авторы планируют расширить список биосовместимых трибоэлектрических материалов, применимых для использования в носимой электронике. Кроме того, они займутся разработкой ионисторов для сбора и хранения получаемой трибоэлектрическими генераторами энергией. Авторы надеются, что в случае успеха они смогут создать энергетические системы следующего поколения для носимой электроники, роботов и биологических устройств. 

Материалы исследования опубликованы в статье«A Green Metal–Organic Framework-Cyclodextrin MOF: A Novel Multifunctional Material Based Triboelectric Nanogenerator for Highly Efficient Mechanical Energy Harvesting» в журнале Advanced Energy Materials (2021). DOI: 10.1002/adfm.202101829

  • 1 views
  • 0 Comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Свежие комментарии

    Рубрики

    About Author 01.

    Roman Spiridonov
    Roman Spiridonov

    Привет ! Мне 38 лет, я работаю в области информационных технологий более 4 лет. Тут собрано самое интересное.

    Categories 05.

    © Speccy 2020 / All rights reserved

    Связаться со мной
    Close