Поскольку трибоэлектрический эффект в основном определяется электронными и электромеханическими свойствами поверхности полупроводника.
Содержание
- Трибоэлектрический кабель |Для охранных систем
- Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов
- Публикации
- Ученые создали трибоэлектрический наногенератор из золота
- Трибоэлектрический эффект — Карта знаний
Новая ткань генерирует энергию от движений тела, но ее не отличить от обычной
Исследователи не сообщили, сколько это может стоить и когда технология может оказаться в широком доступе. В этом отношении особенно перспективны подходы, основанные на трибоэлектрических эффектах. Дерево - превосходный строительный материал, который высоко ценится за присущую ему экологичность, низкую стоимость и эстетическую ценность», - поясняют они. Команда ученых начала с преобразования дерева в наногенератор, вставив два куска функционализированной древесины между электродами. Это шаги, которые вызывают трибоэлектрический эффект, заставляя деревянные части электрически заряжаться. Во время трибоэлектрического эффекта электроны - субатомные частицы, переносящие электричество в твердых телах, - могут переходить от одного объекта к другому, генерируя электричество.
Однако есть одна проблема с изготовлением наногенератора из дерева. Дерево в основном трибонейтрально, то есть древесина не имеет реальной тенденции приобретать или терять электроны.
Работа инновационного наногенератора основана на трибоэлектрическом эффекте, то есть на возникновении электрического заряда от трения друг об друга двух разных по составу и фактуре тел. К рабочей поверхности покрышки прикреплен электрод. Когда он, один раз за каждый оборот колеса, контактирует с землей, от трения между данным участком покрышки и землей возникает электрический заряд, который и улавливается наногенератором. Если мы сможем использовать эту энергию, это позволит нам существенно увеличить эффективность использования топлива».
Некоторая чувствительность к наводкам и помехам, на конце сенсорного кабеля устанавливается оконечный резистор номиналом 100kOм. Рекомендуемая длина одной зоны — не более 200 метров. Волоконно — оптические сенсоры. Волоконно-оптические кабели, используемые обычно для передачи информации в телекоммуникациях, научились применять и в качестве вибрационного сенсора. Известно достаточно много производителей, которые используют в качестве сенсора оптический кабель, среди них и российская система «Ворон» и её прототипы Грифон, Грикон, и многие рубежные системы, например, IntelliField, канадской фирмы Senstar — Stellar, целая серия анализаторов американской компании Fiber Sen Sys, английской фирмы Remsdag, израильской компании Magal и др. Для анализа сигналов с сенсоре используется большое число разных принципов: метод регистрации межмодовой интерференции, принцип двухлучевой интерферометрии, эффект изменения распределения излучения по поперечному сечению при деформации волокна. Для примера на рисунке показано, что при воздействии на оптоволокно вибраций в точке А возникает сила F, которая приводит к деформации оптоволокна. Луч 2, отразившись от стенки в точке А, падает на противоположную стенку под меньшим углом падения, что производит расщепление луча и его неполное отражение от противоположной стенки оптического стекла.
Часть его энергии выходит за пределы волокна и теряется. В результате наблюдается ослабление выходного сигнала, что и фиксируется анализатором. Плюсы оптического сенсора — невосприимчивость к любым электромагнитным и радиочастотным помехам; возможность блокирования ограждений особо протяженных периметров. Достоинством является отсутствие излучений электромагнитной энергии от сенсора, что затрудняет обнаружение его с помощью поисковой техники, а также полная электробезопасность. Волоконно — оптические сенсоры в виде плетеной сетки, применяют как сеточное заграждение для водной среды по защиты причалов, стоящих судов. Минусы оптического сенсора — определенная сложность процедуры сращивания при обрыве, хотя в последнее время появились технологии позволяющие проводить данную работу в полевых условиях без непосредственной сварки оптического волокна. Обеспечение блокирования в основном гибких заграждений. Электромагнитный сенсор.
Первично конструкция электромагнитного сенсора была разработана и запатентована еще в середине 80 — х годов прошлого века фирмой Geoquip Великобритания и предназначалась для обнаружения вибраций заграждений созданных как из «мягких», так и «жестких» оград. Эффективность этого сенсора подтверждена многими инсталляциями, как во всем мире, так и на Украине, невзирая на высокую стоимость кабеля английского производства. В сенсоре применен полимерный магнитопласт в виде сердечника круглого сечения, который подвергается намагничиванию в момент производства. Кабель содержит два подвижных проводника, расположенных во внутренних зазорах магнитопласта. Проводники обладают возможностью свободно передвигаться при внешних воздействиях в зазорах с магнитным полем. При перемещении или вибрациях кабеля в проводниках индуцируется напряжение ЭДС подобно тому, как это происходит в обычных электромагнитных микрофонах. Поэтому данный сенсор специалисты по перимеру часто называют микрофонным кабелем, хотя существуют целый ряд специальных микрофонных кабелей, которые штатно применяются для передачи сигналов от микрофонов к усилителям звуковых сигналов. Оконечные сопротивления для такого сенсора не превышают нескольких kOm и соответственно, кабель маловосприимчив к внешним наводкам.
Историческим примером, с более 20 летней историей, является электромагнитный сенсор GW400k серии Guardwire, выпускаемый компанией Geoquip Великобритания. Он применяется для блокирования оград из металлической сетки, тонкой сварной решетки, колючей проволоки, деревянных оград. Для более массивных оград тяжелых сварных или кованых решеток и т.
Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, потому что поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха. Это не тот случай, когда емкость одного из объектов очень велика. Механизм трибоэлектрификации Потенциал межатомного взаимодействия может применяться для понимания взаимодействий между атомами. Когда два атома находятся в положениях равновесия с равновесным межатомным расстоянием, электронные облака или волновые функции частично перекрываются. С одной стороны, если два атома приближаются друг к другу под воздействием внешней силы, межатомное расстояние становится короче, чем равновесное расстояние, два атома, таким образом, отталкиваются друг от друга из-за увеличения перекрытия электронного облака.
Именно в этой области происходит перенос электрона. С другой стороны, если два атома отделены друг от друга, чтобы иметь большее межатомное расстояние, чем равновесное расстояние, они будут притягиваться друг к другу из-за дальнодействующего Ван-дер-Ваальсова взаимодействия. Потенциал межатомного взаимодействия между двумя атомами для понимания переноса электронов как сокращения длины связи под действием внешней силы. Для трибоэлектрификации был предложен механизм переноса заряда атомного масштаба общая модель электронного облака-потенциала. Во-первых, до контакта двух материалов в атомном масштабе не существует перекрытия между их электронными облаками и существует сила притяжения. Электроны настолько тесно связаны на определенных орбитах, что не могут свободно улететь. Затем, когда два атома в двух материалах приближаются к контакту, между ними образуется ионная или ковалентная связь за счет перекрытия электронного облака. Внешняя сила может еще больше уменьшить межатомное расстояние длину связи , а сильное перекрытие электронного облака вызывает падение энергетического барьера между ними, что приводит к переносу электронов, который является процессом трибоэлектрификации.
Как только два атома разделены, перенесенные электроны останутся, потому что электронам требуется энергия, чтобы передать их обратно, образуя электростатические заряды на поверхностях материалов. Общая модель электронного облака-потенциальной ямы, предложенная Вангом для объяснения трибоэлектрификации и переноса и высвобождения заряда между двумя материалами, которые могут не иметь четко определенной структуры энергетических зон. Эта модель применима к общим материальным случаям.
В Китае создали ткань, заряжающуюся от движения
Ученые полагают, что взаимное притяжение углеводородных частиц на Титане, обусловленное трибоэлектрическим эффектом, на порядок превышает таковое для песчинок на Земле. К своим выводам ученые пришли, проведя лабораторные эксперименты, имитирующие условия формирования углеводородных холмов спутника Сатурна. По их мнению, верхние слои атмосферы уже на высоте выше пяти километров от поверхности спутника вращаются в восточном направлении быстрее его нижележащих частей. Это приводит к появлению редких, но сильных нисходящих потоков, которые, достигая поверхности Титана, вызывают ветры в направлении с востока на запад и метановые бури, перестраивающие дюны.
Статьи Рисунки Таблицы О сайте English Трибоэлектрический эффект Трибоэлектрический эффект при контакте металлов и изоляторов возникает вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов или возникающий заряд пренебрежимо мал. Основной результат трения это увеличение площади фактического контакта , более частые контакты старых поверхностей и образование новых. В случае металлов нет нужды в изобилии контактов, для изоляторов это необходимо это и привело к образованию ошибочного мнения о роли трения. Трение — это только условие, а не причина возникновения трибоэлектричества. Для этого существует ряд практических приемов.
Наэлектризованный диэлектрический порошок, попадая на поверхность диэлектрического ОК, создает на нем электростатический заряд противоположного знака. Электростатическое поле на поверхности ОК искажается при наличии дефектов, например трещин, на краях которых создаются электростатические поля рассеяния.
В ответ на это команда ученых из Китая и Японии успешно разработала новый многослойный TENG, используя уникальные свойства электропрядных волокон. Они также добавили нанопровода и слой накопителя заряда из полистирола, чтобы противостоять рассеиванию энергии.
Это обеспечивает как более высокие электрические характеристики, так и повышенную износостойкость, говорится в релизе. Трибоэлектрический эффект является ключевым для зарядки от движения тела, которая происходит, когда два разнородных элемента удаляются друг от друга после контакта. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в полезную электрическую энергию. Как правило, трибоэлектрические материалы, выбранные для наногенератора, полностью безопасны для человека при ношении это также называется биосовместимостью.
Электропрядные волокна имеют большой потенциал в носимых устройствах, поскольку они прочны, мало весят и обладают полезными электрическими свойствами.
Трибоэлектрический эффект знаком всем и каждому: попробуйте потереть расчёской о волосы, и вы немедленно заметите, что поверхность одного из этих «материалов» довольно сильно электризуется. Однако процесс идёт тем лучше, чем суше воздух, из-за чего, на первый взгляд, не очень понятно, как нечто подобное вообще может работать с... И всё-таки «она вертится», как доказали исследователи во главе с Чжунлинь Ваном Zhong Lin Wang из Технологического института Джорджии США , которые взяли и использовали названный эффект для получения электроэнергии из морских волн. Трибоэлектрический микрогенератор эффективно работал лишь при сравнительно невысокой температуре воды.
Иллюстрация Zhong Lin Wang et al. Сначала г-н Ван работал с привычным трибоэлектричеством, «обуздывая» взаимодействие двух твёрдых тел. Но затем, построив микрогенератор такого типа, задумался: кто сказал, что явление ограничивается лишь этим случаем?
Как работает трибоэлектрический кабель
- Обувь с портами для зарядки телефона
- Что лежит в основе трибоэлектрического эффекта?
- Трибоэлектрический эффект - Triboelectric effect
- 'трибоэлектричество'
- Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
Чтобы понять принцип работы устройства, нужно знать о трибоэлектрическом эффекте, при котором электрические заряды в материале появляются из-за трения. В основе работы этого генератора лежит трибоэлектрический эффект, который позволяет получить электрический ток в момент соприкосновения или разделения двух разных материалов. В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. Трибоэлектрический наногенератор, использующий эффект Бернулли для поглощения энергии ветра, Cell Reports Physical Science, онлайн 23 сентября 2020 г.; DOI: 10.1016.
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
Статью об этом, опубликованную в журнале Nano Energy, пересказывает сайт e Science News. Работа инновационного наногенератора основана на трибоэлектрическом эффекте, то есть на возникновении электрического заряда от трения друг об друга двух разных по составу и фактуре тел. К рабочей поверхности покрышки прикреплен электрод. Когда он, один раз за каждый оборот колеса, контактирует с землей, от трения между данным участком покрышки и землей возникает электрический заряд, который и улавливается наногенератором.
Основа устройства — силикон. Обсудить Пока это лишь прототип, который может выдавать совсем небольшую плотность тока: 40 микроампер на квадратный метр. Этого не хватит даже, чтобы зажечь светодиодную лампочку, но учёные не сомневаются в перспективности разработки. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно знать о трибоэлектрическом эффекте, при котором электрические заряды в материале появляются из-за трения.
В настоящее время оборудование исследовательской группы может питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры. Две пластиковые ленты в этом фрикционном наномоторе, по существу, играют роль трибоэлектрических пленок. В работе наногенератор использует эффект Бернулли, который говорит, что, когда горизонтальная скорость потока жидкости увеличивается, давление уменьшается.
И в этой системе, когда поток воздуха стабилен, две ленты будут демонстрировать динамические характеристики быстрого и периодического контакта, и разделения благодаря эффекту Бернулли. Ян Я, исследователь из Пекинского института наноэнергетики и систем Китайской академии наук и руководитель лаборатории Micronano Energy and Sensing, говорит: «Вы можете собрать весь ветерок в повседневной жизни. В будущем Ян Я и его коллеги также надеются объединить это устройство с небольшими электронными устройствами, такими как мобильные телефоны, для обеспечения их экологически безопасной электроэнергией. Ян Я также стремится сделать устройство больше и мощнее.
Группа подала индийский патент на различные аспекты использования сегнетоэлектрического полимера для сбора механической энергии, включая настоящее устройство.
Министерство науки и технологий и Министерство электроники и информационных технологий поддержали исследовательскую работу в рамках проекта NNetRA. Исследовательская группа также изучила основной механизм выработки электричества, когда капля воды соприкасается с твердой поверхностью, и было обнаружено, что капли соленой воды производят больше электричества.
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАШИТЫ ПЕРИМЕТРА. ПРОГНОЗ НА ЗАВТРА
Вода и пластик, оказывается, способны использовать трибоэлектрический эффект не хуже, чем две твёрдые поверхности, — и при любой влажности воздуха. Для создания проекта, который получил название Cyber Vestis, использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект.
Справочник химика 21
Исследователи полагают, что золото не является ключом к эффективности электрогенератора нового типа – в принципе, в трибоэлектрическом генераторе может работать любой металл. Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте. Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте. С помощью трибоэлектрического эффекта солнечная панель производит энергию от движения капель дождя по своей поверхности.
Новости отрасли
Затраты времени на формирование тревоги и ее передачу и анализ изображения каждой камеры обеспечивают запас времени на участке порядка 10 м , с которого пришел сигнал тревоги, то есть минимизируют время принятия решения оператором о характере сигнала тревоги. Помимо повышения качества охраны объекта, такие средства позволяют экономить на телевизионных камерах, предназначенных для наблюдения за периметром. Трибоэлектрические СО, к сожалению, не обеспечивают этой возможности. В самом деле, работа трибоэлектрических средств основана на регистрации заряда, возникающего в кабеле, закрепленном на заграждении. Оставляя неизменным принцип работы средства, получим, что локализацию можно обеспечить, разрезав кабель ЧЭ на куски. Но очередное подключение каждого куска к усилительному каскаду средства невозможно, так как уровень полезного сигнала чрезвычайно мал и будет забиваться шумами, вызванными коммутационными помехами. Так как частотный диапазон низкочастотного канала достаточно низкий частота среза порядка 0,6 Гц , время для успокоения канала после переключения будет составлять секунды. Это приводит к требованию очень низкой частоты переключения кусков ЧЭ, что приведет к значительной потере сигнала. Следовательно, обеспечение локализации возможно только за счет уменьшения рубежа, защищаемого средством. Однако возможны иные варианты реализации функции локализации места нарушения периметра, например, путем глубокой интеграции с системами телевизионного наблюдения. Таким образом, можно сказать, что трибоэлектрические периметральные средства обнаружения явно не исчерпали своих возможностей.
Помимо чисто технических задач, таких как разработка новых типов кабелей с ярко выраженным трибоэффектом, повышением качества работы высокочастотного канала, оптимизацией алгоритмов работы, процедур настройки, расширение спектра заграждений, на которых возможно использование и так далее, их дальнейшее развитие требует глубокой интеграции в информационные системы защиты периметра на базе некоего высокоскоростного протокола передачи информации. Подводя итог, нужно заметить, что защита периметра - это комплексная задача. Правильный выбор охранной системы и оптимальное сочетание физического заграждения, затрудняющего проникновение на объект, со средствами охранной сигнализации - все это позволяет в комплексе добиться максимальной эффективности. Среди множества современных периметральных охранных средств и систем невозможно выделить что-то одно, что было бы оптимальным со всех точек зрения. Трибоэлектрические кабели по индивидуальному заказу. ТУ 16. К99-009-2005 Используются в качестве чувствительного элемента в охранных системах, устройствах контроля и регистрации механических воздействий.
Этого не хватит даже, чтобы зажечь светодиодную лампочку, но учёные не сомневаются в перспективности разработки.
Чтобы понять принцип работы устройства, нужно знать о трибоэлектрическом эффекте, при котором электрические заряды в материале появляются из-за трения. Материалы, проявляющие такой эффект, принято располагать в трибоэлектрический ряд, один конец которого — положительный, а другой — отрицательный. Снег занимает своё место в конце положительном, а силикон в отрицательном.
Иностранные новости. Самозаряжающееся устройство состоит из суперконденсатора и трибоэлектрического наногенератора. Суперконденсатор отвечает за хранение энергии и представляет собой «сэндвич» из никель-ванадиевого катода, нанесенного на углеродную ткань, цинк-содержащего электролита и углеродного анода. Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов.
Основная сложность - сделать эти устройства достаточно гибкими, лёгкими и долговечными.
Учёные активно исследуют трибоэлектрический эффект на наноуровне и создают гибридные энергетические системы, сочетающие разные источники энергии, например солнечные элементы и трибоэлектрические генераторы. Это позволит получать электричество из самых разных возобновляемых источников - движений человека, ветра, дождя, солнечного света.
Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
Новая панель станет одним из устройств для получения электричества из природных источников энергии. Изобретение отвечает основным принципам зелёной экономики — молодой науки, направленной на развитие человека без вреда окружающей среде. Поделиться в соцсетях.
При соприкосновении между ними может возникать перенос электроэнергии по цепи. Зная это, учёные взяли слой силикона и соединили его со слоем электропроводного пластика для сбора заряда после того, как снег коснётся поверхности. Исследователи считают, что их устройство можно применять для питания портативных метеостанций или носимых гаджетов. Также разработку можно интегрировать в солнечные панели, чтобы они оставались эффективными во время снежных бурь.
Наилучшая конфигурация с электродами из композита из графитовой пены на полиимиде и алюминия обеспечивает напряжение выше 3,5 кВ с пиковой мощностью более 8 мВт. При испытании исследователи подключили полоску LIG к светодиодам, которые начинали светиться при ударах по устройству. Больший кусок материала, встроенный в триггер, будет генерировать энергию от каждого движения человека, поскольку повторный контакт графенового композита с кожей создает ток для зарядки небольшого конденсатора. После прогулки на 1 км встроенный в обувь наногенератор смог накопить 0,22 мДж электрической энергии на конденсаторе.
Производительность материала не слишком велика, но ее достаточно для снабжения энергией простых электронных устройств. За минуту этот клочок ткани заряжает конденсатор на 2 мФ напряжение — около 2В.
По словам изобретателей, все это можно масштабировать. Производить электричество можно везде. Это может быть даже флаг, который постоянно развивается на ветру и получает большое количество солнечной энергии. Работать материал может и без солнца. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект возникает при контакте металлов и изоляторов вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов или возникающий заряд пренебрежимо мал.
Основной результат трения — это увеличение площади фактического контакта, более частые контакты старых поверхностей и образование новых. Особенно рады такому источнику энергии могут быть туристы, военные, любители охоты и рыбалки.