Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения.
Чжун Линь Ван: китайский ученый, совершивший прорыв в энергетике
В попытка найти ответ г-н Ван десять лет назад начал использовать пьезоэлектрический метод, позволяющий преобразовывать в электричество механическую энергию. Однако он оказался применим лишь для определенных материалов. Благодаря этим преимуществам трибоэлектрические наногенераторы применимы в самых разных сферах жизни.
Если вы когда-нибудь заглядывали под поверхность океана, вы видели, как водоросли колеблются взад и вперед в потоке. Ученые из китайского Даляньского морского университета теперь использовали то же движение в подводном устройстве для сбора энергии. Инструмент, инспирированный морскими водорослями, был разработан в качестве сборщика энергии волн для морского Интернета вещей. Он представляет собой разновидность трибоэлектрического наногенератора, или сокращенно TENG англ. TENG используют трибоэлектрический эффект - явление, при котором электрический заряд накапливается в одном материале после того, как он отделился от другого материала, с которым он контактировал.
Суперконденсатор и наногенератор прибора соединены с помощью выпрямителя, который преобразует переменный ток в постоянный. За счет своей гибкости и легкого веса, наногенератор можно закрепить на теле, а суперконденсатор надеть на запястье как браслет под электронный часы. Наногенератор генерирует биомеханическую энергию при контакте с телом и передает ее на конденсатор, обеспечивая непрерывную подзарядку часов. Впервые трибоэлектрический эффект описал древнегреческий философ и математик Фалес Милетский в ходе опытов с янтарными палочками.
The term triboelectricity has been used to refer to the field of study or the general phenomenon of the triboelectric effect, [1] [2] [3] [4] or to the static electricity that results from it. The terms are often used interchangeably, and may be confused. Triboelectric charge plays a major role in industries such as packaging of pharmaceutical powders, [3] [7] and in many processes such as dust storms [8] and planetary formation. While many aspects of the triboelectric effect are now understood and extensively documented, significant disagreements remain in the current literature about the underlying details. Experiments involving triboelectricity and static electricity occurred before the discovery of the electron. Archbishop Eustathius of Thessalonica , Greek scholar and writer of the 12th century, records that Woliver, king of the Goths , could draw sparks from his body. He also states that a philosopher was able, while dressing, to draw sparks from his clothes, similar to the report by Robert Symmer of his silk stocking experiments, which may be found in the 1759 Philosophical Transactions. Others such as Sir Thomas Browne made important contributions slightly later, both in terms of materials and the first use of the word electricity in Pseudodoxia Epidemica. An important step was around 1663 when Otto von Guericke invented [20] a machine that could automate triboelectric charge generation, making it much easier to produce more tribocharge; other electrostatic generators followed. Another key development was in the 1730s when C. The use of the terms positive and negative for types of electricity grew out of the independent work of Benjamin Franklin around 1747 where he ascribed electricity to an over- or under- abundance of an electrical fluid. A material towards the bottom of the series, when touched to a material near the top of the series, will acquire a more negative charge. It was some time before there were further quantitative works by Owen in 1909 [27] and Jones in 1915. In a series of papers he: was one of the first to mention some of the failings of the triboelectric series, also showing that heat had a major effect on tribocharging; [29] analyzed in detail where different materials would fall in a triboelectric series, at the same time pointing out anomalies; [1] separately analyzed glass and solid elements [30] and solid elements and textiles, [31] carefully measuring both tribocharging and friction; analyzed charging due to air-blown particles; [32] demonstrated that surface strain and relaxation played a critical role for a range of materials, [33] [34] and examined the tribocharging of many different elements with silica.
'трибоэлектричество'
Операция прошла успешно, и трибоэлектрический эффект позволил питать имитатор мозгового имплантата: тот выдавал 60 электрических импульсов в секунду, как это требуется. Трибоэлектрические наногенераторы преобразуют механические движения в электричество и способны вырабатывать электроэнергию из любых видов микроколебаний. Трибоэлектрический эффект – довольно интересное природное явление, заключающееся в том, что при трении двух материалов или веществ (например, с разной плотностью). Американские ученые показали, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения).
Трибоэлектрический эффект - Triboelectric effect
А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет. Я и сам хорошо помню, как в 9-ом классе в школе показывали опыт с шерстью и эбонитовой палочкой. Палочку натирали кусочком шерсти, подносили к маленьким обрывкам бумаги, и те, как будто под воздействием магии, притягивались к палочке! Этот опыт является забавным проявлением трибоэлектричества. Научный журнал Nature опубликовал об этом эффекте статью еще в 1926 году, уже тогда утверждая, что «несмотря на большие усилия физиков данный предмет так и не прошел начальную стадию изучения». И это было справедливо до последнего времени.
По сути, единственным всемирно известным применением трибоэлектрического эффекта является Ксерокс — копировальные машины, в которых чернильный порошок заряжается из-за трения при вращении барабана. Проблема в том, что научными методами оказалось сложно изучать этот простой феномен - опыты противоречат теориям, а теория не может объяснить то, что мы видим в реальности. В условиях, когда невозможно обычными способами объяснить эти сложности, появляются всевозможные эзотерические предположения, которые пытаются найти объяснения наблюдаемым явлениям, например, с помощью существования некой особой «электромагнитной материи» Только в последние 10 лет началось новое активное изучение этого явления. Произошло это благодаря изобретению в 2012 году Китайскими учеными трибоэлектрических наногенераторов ТЭНГ. Эти наногенераторы превращают энергию, возникающую при ходьбе, движении пальцев рук, падении снега, капель воды и т.
Зато по мере улучшения регистрирующей аппаратуры Марс стал показывать другие свои чудеса. Последними из них можно считать обнаружение «жутких пауков в городе инков».
Так же, как при трении воздушного шара о волосы, эти две пленки после разделения и соприкосновения заряжаются. Это явление называется трибоэлектрическим эффектом. Электрическая энергия, генерируемая двумя пластиковыми лентами, будет улавливаться и сохраняться. Результаты показывают, что для привода этого трибоэлектрического наногенератора достаточно скорости ветра 1,6 метра в секунду. Когда скорость ветра составляет от 4 до 8 метров в секунду производительность наногенератора является наилучшей. Эта скорость позволяет двум пленкам колебаться синхронно. В настоящее время оборудование исследовательской группы может питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры.
Такая ткань может быть частью элементов одежды, вставки из нее можно использовать в производстве палаток или штор, занавесок, превращая все это в источник электричества. Новинка является практически универсальным источником энергии, поскольку может работать и днем, и ночью. Речь идет не о электростанциях, а о вставках такой текстильной продукции в обычную ткань. 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 2 В.
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.
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАШИТЫ ПЕРИМЕТРА. ПРОГНОЗ НА ЗАВТРА
Возникающая искра способна воспламенить горючие пары, например бензин, пары эфира, а также газообразный метан. Для бестарных поставок топлива и заправки топливом самолетов заземляющее соединение выполняется между транспортным средством и приемным баком перед открытием баков. При заправке автомобилей на торговой станции прикосновение к металлу автомобиля перед открытием бензобака или прикосновение к форсунке может снизить риск статического воспламенения паров топлива. Такие компоненты обычно хранятся в токопроводящей пене. Заземление путем прикосновения к рабочему столу или использования специального браслета или браслета на щиколотке является стандартной практикой при работе с неподключенными интегральными схемами. Общая модель электронного облака и потенциальной ямы, предложенная Вангом для объяснения трибоэлектрификации и переноса и высвобождения заряда между двумя материалами, которые могут не иметь четко определенной структуры энергетических зон.
Источники This is Science: носимая электроника и трибоэлектричество. Часть 1 Вдувай и получай электроэнергию Трибоэлектричество — еще один источник энергии P.
В большинстве устройств на основе трибоэлектрических слоев материал быстро теряет заряд, что снижает производительность наногенератора. Но добавив полистирольную мембрану, ученые придали устройству способность собирать и "удерживать" заряд, благодаря чему его плотность сохраняется.
В ходе исследования ученые использовали AF-TENG для питания 136 светодиодов каждый мощностью 0,06 Вт , чтобы доказать жизнеспособность наногенератора. И это еще не все: "Это устройство показывает большой потенциал в сборе статического электричества с нашей одежды", - заявил Сакамото в релизе. Пока такие устройства работают на малой мощности, питая только светодиоды. Тем не менее, эта новая мембрана представляет собой большой шаг на пути к будущему носимых устройств, которые в конечном итоге могут питать что-то гораздо более сложное.
Возможно, даже Apple Watch.
Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом. Он является одним из видов так называемой «контактной электрификации», когда одно тело, имеющее заряд, электризует другое, передавая ему это заряд. К примеру, янтарь или эбонит может получить электрический заряд при непосредственном контакте трении с шерстью. Подобные процессы происходят при взаимодействии стекла и шёлка, резины и меха, целлофана и поливинилхлорида. Сила проявления этого эффекта зависит не только от состава самих материалов, но, в некоторой степени, и от воздействия на них внешних факторов: влажности среды, окружающей температуры, шероховатости поверхностей соприкасающихся веществ и т. Подготовка материала.
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.
Ученые создали гибкие графеновые трибоэлектрические генераторы
При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. В основе работы этого генератора лежит трибоэлектрический эффект, который позволяет получить электрический ток в момент соприкосновения или разделения двух разных материалов. Американские ученые выяснили, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения) провоцирует аномальную ориентацию больших дюн Титана. Вода и пластик, оказывается, способны использовать трибоэлектрический эффект не хуже, чем две твёрдые поверхности, — и при любой влажности воздуха.
Трибоэлектричество
Между тем, трибоэлектрический эффект (связанный с эффектом трения) до настоящего момента остаётся до конца не изученным. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект вызывает накопление электростатического заряда на шерсти из-за движений кошки. С помощью трибоэлектрического эффекта солнечная панель производит энергию от движения капель дождя по своей поверхности. В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру.
Информация
- Ученые создали трибоэлектрический наногенератор из золота
- Газета «Суть времени»
- Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
- Энергособирающий наногенератор, вдохновленный колышущимися водорослями.
- Из Википедии — свободной энциклопедии
Учёные научились получать энергию из дождя
Трибоэлектрический эффект – довольно интересное природное явление, заключающееся в том, что при трении двух материалов или веществ (например, с разной плотностью). Трибоэлектрические наногенераторы преобразуют механические движения в электричество и способны вырабатывать электроэнергию из любых видов микроколебаний. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. Трибоэлектрические наногенераторы преобразуют механические движения в электричество и способны вырабатывать электроэнергию из любых видов микроколебаний.
Ученые нашли в космосе электрическую луну
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.
Материал можно складывать и гнуть, как угодно.
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. Материал можно складывать и гнуть, как угодно.
Генерируемые ими сигналы зависят как от физико — механических характеристик ограды материал, высота, жесткость и др. Большое значение имеет и правильный выбор проектировщиком, инсталлятором необходимого типа чувствительного сенсора и связанного с ним анализатора извещателя , в совокупности наиболее адекватно отвечающих имеющемуся ограждению и возможности используемого алгоритма обработки сигнала.
Несомненно, работа таких вибрационных систем возможна при выполнении следующих условий: Механические свойства ограды должны обеспечивать распространение вибрационных колебаний; Инженерное заграждение должно быть однородным в пределах одной зоны охраны; Ограда не должна служить источником случайных вибраций, то есть сетчатая ограда должна быть туго натянутой; с ограды должны быть удалены все посторонние предметы, которые под действием ветра могут вызвать побочные вибрации. Очевидно, что высота ограды должна быть такой, чтобы ее невозможно было преодолеть нарушителем без соприкосновения. При попытке вторжения, нарушителем оказывается целый спектр воздействий на заграждение: толчки, глухие удары, сильные низкочастотные колебания при перелазе; щелчки или короткие удары — при перекусывании проволоки; характерные мощные сотрясения — если у ограды пытаются отогнуть прут решетки, оторвать доску от забора или перепилить её. Опыт инсталляций показывает, что ограждение должно задерживать нарушителя в момент его преодоления на время не менее 4-х и более секунд, необходимых извещателю для проведения анализа. Исключение составляют извещатели работающие на трибокабеле, которые фиксируют изгиб и работают в диапазоне от 0,2 до 2Hz.
Характер возмущений вибраций различен, как и различны механические свойства оград. Для примера на фотографии изображены осциллограмма и спектрограмма вибраций, вызванных короткими ударами по секции сварной ограды, выполненной из металлопрофиля. Кабель работающий на трибоэффекте, требует обязательно наличия гибкого инженерного заграждения. На сварной решетки с толщиной прутка более 6мм, заборов из металлического профиля, заборов из «сэндвич» панелей, они не способны объективно выявлять нарушителя. Для крепления кабеля на заборе желательно применять не пластиковые стяжки хомутики , а вязальную оцинкованную проволоку, по причине не только плохой стойкости пластика к погодным условиям, но и того, что их легко разорвать перекусить , и тем самым снизить степень передачи колебаний от заграждения на ЧЭ.
Трибоэлектрические сенсоры коаксиального типа. В большинстве вибрационных периметровых систем дальнего зарубежья используются специальные коаксиальные кабели с выраженным трибоэлектрическим эффектом. В качестве специально изготовляемых сенсоров ближнего зарубежья широко извесны марки КТМ — 1. Трибоэлектрические коаксиальные кабели позволяют защищать ограды из колючей проволоки, сварной легкой решетки или сетки типа «рабица». ЧЭ способны регистрировать попытки перелаза, перекуса и приподнятия сеточного полотна.
Как правило, коаксиальный кабель применяют для типовых оград — легких металлических сеток или легких сварных проволочных решеток и так называемых «палисадных» европейских оград, выполненных из штампованных стальных тонкостенных оцинкованных элементов. У итальянской компания GPS Standard в системе WPS используется разновидность трибоэлектрического кабеля, в котором реализован принцип деформации натянутых проводников. Данный коаксиальный кабель с несущим стальным центральным проводом натягиваются в качестве козырька или полноростового забора вдоль периметра в несколько нитей, образуя тем самым дополнительный физический барьер. При попытке преодолеть его, нарушитель деформирует растягивает кабель, в котором и формируется электрический сигнал. В любом случае чувствительность любого трибокабеля имеет зависимость от шага и приложенного в момент монтажа усилия в точке крепления чем меньше шаг и с большим усилием создан узле крепления сильнее притянут, затянут вязальной проволокой к полотну заграждения, тем будет выше чувствительность кабеля на конкретном участке или в данной зоне.
Сигнал от перелаза нарушителя смешен как правило в низкочастотную область, а от разрушения особенно от перекуса в высокочастотную область. Читайте также: Углы для кабель канала 40х25 Плюсы трибокабеля — низкая или не самая высокая стоимость. Рекомендуемая длина одной зоны, как правило, составляет 100 — 200 и более метров, вплоть до 1000 метров с учетом двойного, тройного прохода в пределах одного рубежа. Минусы трибокабеля — работа входных усилителей БОС требует применение высокоомного оконечного сопротивление, величиной от 200kOм до 15MОм, что образует своеобразную антенну и требует дополнительной экранировки. На заре выпуска первых специализированных трибокабелей в частности для ранних виброизвещателей Багульник, Тополь в которых отсутствовал специальный экран для стекания зарядов на землю, наблюдалось появление ложных тревог в утренние часы на восходе солнца.
По предположению ученых, взаимное притяжение углеводородных частиц на Титане, вызванное трибоэлектрическим эффектом, значительно превышает таковое для песчинок на Земле. Титан, подобно Земле, имеет атмосферу и поверхность, состоящую из углеводородных гор, озер и морей.
Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов
Китайские ученые разработали ткань, которая использует трибоэлектрический эффект. В основе работы нового материала лежит трибоэлектрический эффект, который известен по появлению статического электричества после соприкосновения определенных материалов. Трибоэлектрический эффект. Появление электрических зарядов в материале из-за трения. «Трибоэлектрический эффект — это давно известное явление, и в этом эффекте заряды генерируются, когда две поверхности находятся в трении. Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей.
Из Википедии — свободной энциклопедии
- Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов
- Ученые нашли самый обильный источник возобновляемой энергии
- Трибоэлектрический генератор
- При каких условиях проявляется трибоэлектрический эффект
- Миниатюрные ветряные турбины для сбора энергии ветра
- Публикации