Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и. субатомные частицы, переносящие электричество в твердых телах, - могут переходить от одного объекта к другому, генерируя. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга.
Как работает трибоэлектрический кабель
- ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
- Ученые научились получать электричество из человека
- В Китае создали ткань, заряжающуюся от движения
- В Солнечной системе нашли электрическую луну
- Автономный кардиостимулятор проверили на свиньях
- В Солнечной системе обнаружили электрическую луну
Новости отрасли
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. Читайте также: Кабель hp x240 10g sfp jd097c Применение электромагнитных кабелей позволяет получать с периметра звуковые сигналы в диапазоне 3Hz — 3,8 kHz, что позволяет анализатору проводить детальный анализ сигналов от инженерного ограждения, а оператору прослушивать обстановку в зоне установки сенсора и идентифицировать вторжения при помощи слуха. Его чувствительность настолько велика, что реальные инсталляции на металлопрофиле позволяют охраннику идентифицировать речь нарушителей в непосредственной близости от его установки — настоящий распределенный вынесенный на периметр микрофон. В качестве отечественной украинской разработки необходимо упомянуть и электромагнитный кабель VibroStar-5, который создан совсем недавно как вибрационный кабель для ограждений из жестких материалов — сварные решетки различных типов, кованые заборы, профнастилы, «сэндвич» панели, деревянные заборы.
Особенность VibroStar — 5 состоит в намагничивании магнитопласта и в применении усовершенствованной конструкция с двумя подвижными многожильными проводниками и двумя неподвижными проводниками, предназначенными для обеспечения схем коммутации оконечных элементов для выполнения требований зарубежных анализаторов, работающих с микрофонными кабелями. Имеется и пятый одножильный проводник дренажный соединенный с алюминиевым экраном. Плюсы электромагнитного сенсора. Обеспечение работы на любых видах ограждений. Низкая чувствительность к электромагнитным наводкам, на конце сенсорного кабеля устанавливается оконечный резистор номиналом от 200Oм до 4kOм. Возможность прослушивать охранником обстановки в зоне действия сенсора и идентифицировать вторжения на слух.
Длина одной зоны до 400 метров. Минус электромагнитного сенсора — высокая цена импортных сенсоров.
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.
Всякий раз, когда устройство улавливает трение, оно заряжается, поэтому не нуждается в источнике питания. Устройство состоит из двух миниатюрных пластинок. Когда пластины соприкасаются друг с другом, высвобождается электрический заряд, который передается на неповрежденный нерв. Если травмированный палец касается чего-либо, датчик отслеживает давление и преобразует его в напряжение: слабое для легкого прикосновения и сильное для более значительного — точно так же, как и при нормальном осязании.
Основой конструкции служат каптоновые полимерные полоски толщиной 125 мкм, обеспечивающие гибкость и прочность. На них напыляется слой титана толщиной 5 нм, а сверху — 100 нм золота. Животных разделили на три группы: контрольную, в которой никаких операций не проводилось, и две группы с удаленным участком большеберцового нерва. Тактильные ощущения исследовали с помощью проволочной сетки фон Фрея.
Крыса стоит на сетке, а снизу на ее лапу оказывают давление с помощью специального наконечника.
В результате этого явления может произойти слипание частиц и увеличение их размера, что резко снижает просеиваемость. Кроме того, просеиваемый материал может принять противоположный по сравнению с ситом заряд. В этом случае будет происходить взаимное отталкивание сетки и материала и просеивание резко замедлится. Поэтому при просеивании необходимо каким -то образом снимать возникающие на сите и в материале заряды. Если электрически нейтральную частицу одного минерала привести в соприкосновение с электрически нейтральной частицей другого минерала или с поверхностью какого-либо материала и затем прервать контакт, разъединив их, на обеих соприкасающихся поверхностях возникнут различные по знаку электрические заряды. Поскольку площадь контакта частиц мала , образующийся заряд невелик. При многократном повторении указанного элементарного акта и при условии, что этот контакт осуществляется каждый раз новыми участками поверхности скорость утечки зарядов с частиц невелика , удается создать плотность поверхностного заряда , достаточную для сепарации в электростатическом поле высокой напряженности.
Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности
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.
С каждым сокращением сердечной мышцы стимулятор изгибался и получал энергию для импульса — и сердечный ритм у животных действительно приходил в норму. По словам авторов работы, электричества, которое можно получить от сердечных сокращений, с лихвой хватает на нужды большинства стимуляторов, которые есть уже сейчас. Но прежде чем подобные автономные ритмоводители появятся в клинической практике, нужно убедиться, что в такой модификации они достаточно безопасны для сердца и могут прослужить ему достаточно долго.
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. Он работает по-прежнему хорошо даже после 500 сгибаний. Выработка электричества прекращается, если материал намокает, но, если его высушить, генерация возобновляется.
Ранние эксперименты с электричеством эпохи античности , такие, как опыты Фалеса с янтарными палочками, были связаны с трибоэлектрическим эффектом [1] , само слово « электричество » было образовано в связи с этими опытами от греческого названия янтаря др. Материалы, проявляющие трибоэлектрический эффект, принято располагать в трибоэлектрический ряд, один конец которого является положительным, а другой — отрицательным. При трении пары материалов из ряда, материал, расположенный ближе к положительному концу ряда, зарядится положительно, а другой — отрицательно. Первый трибоэлектрический ряд был опубликован И.
Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
Шоу и Хенникер расширили серию за счет включения натуральных и синтетических полимеров и продемонстрировали изменение последовательности в зависимости от поверхности и условий окружающей среды. Списки несколько различаются по точному порядку некоторых материалов, поскольку относительный заряд для соседних материалов различается. Фактические испытания показывают незначительную разницу в сродстве заряда между металлами или ее отсутствие, вероятно, потому, что быстрое движение электронов проводимости нивелирует такие различия. Другая серия трибоэлектрических сигналов, основанная на измерении плотности трибоэлектрического заряда материалов, была количественно стандартизирована группой профессора Чжун Линь Ванга.
Плотность трибоэлектрического заряда тестируемых материалов измеряли по отношению к жидкому металлу в перчаточном боксе в четко определенных условиях, с фиксированными температурой, давлением и влажностью для достижения надежных значений. Предлагаемый метод стандартизирует экспериментальную установку для единообразного количественного определения поверхностной трибоэлектрификации общих материалов. После контакта между частями двух поверхностей образуется химическая связь, называемая адгезией , и заряды перемещаются от одного материала к другому, чтобы уравнять их электрохимический потенциал.
Это то, что создает чистый дисбаланс заряда между объектами. При разделении некоторые из связанных атомов имеют тенденцию удерживать лишние электроны, а некоторые - отдавать их, хотя дисбаланс будет частично нарушен туннелированием или электрическим пробоем обычно коронный разряд. Кроме того, некоторые материалы могут обмениваться ионами разной подвижности или обмениваться заряженными фрагментами более крупных молекул.
Трибоэлектрический эффект связан с трением только потому, что они оба связаны с адгезией. Однако эффект значительно усиливается за счет трения материалов друг о друга, поскольку они много раз соприкасаются и разделяются. Для поверхностей с разной геометрией трение также может привести к нагреву выступов, вызывая пироэлектрик разделение зарядов, которое может добавить к существующей контактной электрификации или может противоречить существующей полярности.
Поверхностные наноэффекты недостаточно изучены, и атомно-силовой микроскоп позволил добиться быстрого прогресса в этой области физики. Искры Поскольку поверхность материала теперь электрически заряжена, отрицательно или положительно, любой контакт с незаряженным проводящим объектом или с объектом, имеющим существенно другой заряд, может вызвать электрический разряд накопленное статическое электричество : искра. Человек, просто идущий по ковру, снимая нейлоновую рубашку или трясь об автокресло, также может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более.
К сожалению я никогда не экспериментировал в этой области физики настоящим образом, но всегда считал эту тему интересной. Из-за того, что механическое ударное воздействие переходит в электрическую энергию с достаточно высоким КПД, нас ожидают открытия новых трущихся пар, которые могут привести к созданию новых технических изделий, использующих этот эффект. Канал: "Философия, как точная наука".
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. Подключение данного сенсора не позволяет выполнять установку БОС в удалении от периметровой зоны например, в кроссе системы охраны периметра рядом с охранным пультом и требует прямого включения сенсора в анализатор например электромагнитный кабель можно подключать по витой паре с удалением до сенсора 2000 метров.
Пьезоэлектрические кабели. Системами охраны периметра на основе пьезоэлектрических кабелей является низкочастотный от 0. Электретный сенсор типа МС2 — А представляет собой коаксиальный кабель с центральной жилой и медной оплеткой между которыми помещен достаточно дорогостоящий пьезоэлектрический электретный полимер в виде пленки. Механические напряжения или вибрации кабеля вызывают перераспределение зарядов в пьезоэлектрическом полимере, в результате чего возникает переменное напряжение между центральным проводником и медной оплеткой.
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».
Ученые нашли в космосе электрическую луну
именно трибовольтаического эффекта, эффекта трибоэлектрического поля и трибоэлектрический энергетический менеджмент. Они реализуют трибоэлектрические. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно знать о трибоэлектрическом эффекте, при котором электрические заряды в материале появляются из-за трения. Трибоэлектрические периметральные средства обнаружения явно не исчерпали своих возможностей. в этом материале. * Трибоэлектрический эффект — это тип контакта, при котором под воздействием трения вырабатывается электричество.
Ученые нашли в космосе электрическую луну
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.
Особенность VibroStar — 5 состоит в намагничивании магнитопласта и в применении усовершенствованной конструкция с двумя подвижными многожильными проводниками и двумя неподвижными проводниками, предназначенными для обеспечения схем коммутации оконечных элементов для выполнения требований зарубежных анализаторов, работающих с микрофонными кабелями. Имеется и пятый одножильный проводник дренажный соединенный с алюминиевым экраном. Плюсы электромагнитного сенсора. Обеспечение работы на любых видах ограждений. Низкая чувствительность к электромагнитным наводкам, на конце сенсорного кабеля устанавливается оконечный резистор номиналом от 200Oм до 4kOм. Возможность прослушивать охранником обстановки в зоне действия сенсора и идентифицировать вторжения на слух.
Длина одной зоны до 400 метров. Минус электромагнитного сенсора — высокая цена импортных сенсоров. Несомненно, качество работы вибрационного извещателя в большей степени определяется свойствами его чувствительного элемента. Как правильно выбрать кабельный сенсор, что можно посоветовать? Вообще производители не особо расписывают вопрос по методике, как согласно выданным по монтажу рекомендациям, уже по завершении инсталляции, проверить гарантированность выявления нарушителя в условиях отсутствия ложных тревог. Как правило, рекомендуется проводить проверочные вторжения. Только вот как это обеспечить, если возводятся труднопреодолимые для человека заборы, и нередно оснащенные колючей проволокой, да ещё требуется обеспечить серию таких проникновений, а если с элементами разрушения… как говорится «…строили, строили …». А ведь для уверенного ответа на вышепоставленный вопрос желательно проделать не один десяток таких попыток! Во многих описаниях вообще отсутствуют подобные рекомендации, как вообще можно проверить чувствительность на реально смонтированной системе, особенно если это касается заграждений из колючей проволоки и команду на преодоление для проверки работоспособности своему «бойцу» часто и не дашь. Да и в реальной жизни вообще никто так и не проверяет, оставляя сомнения на весь срок эксплуатации вибрационной системы охраны.
В качестве примера приведём описание подобных контрольных воздействий для первых извещателей Багульник 90-х годов выпуска — «…Контрольным воздействием на линейную часть датчика является равномерное смещение ЧЭ на расстояние 10 — 15 см и его возвращение за время 1 сек. Рекомендуется для проверки и установки чувствительности использовать легкий шест требуемой длины для захвата спирали и ЧЭ». Усилие удобнее всего создавать обычным динамометром». Для качественной работы системы обязательно проводится настройка каждого узла, а теперь посчитаем, сколько таких узлов у объемной проволоки АКЛ на 100 погонных метров — не мене 500, а на километр периметра — не менее 5000. А если на 200 метров стандартной зоны один узел не будет должным образом настроен … вот вам и «ложняки»… да еще попробуй определи в каком месте. Вывод — хотя трибокабель самый недорогой из числа кабельных сенсоров, да вот работы по его настройке и обслуживанию могут превысить все расходы по закупке любого электромагнитного сенсора! Именно поэтому, сэкономив на закупке сенсора, мы часто видим в реальной эксплуатации — обслуживающий персонал постепенно «загрубляет» чувствительность, до момента прекращения ложных сработок, а при плановых проверках сильнее «давит» шестом на узел крепления сенсора и «спит», как говорится, спокойно до момента реального проникновения. Конечно, неправильно списывать все на кабельный сенсор — очень важен и алгоритм обработки, поступающих с периметра сигналов и возможность алгоритма позволяющий прибору подстраиваться под разнотипные заграждения. Появились анализаторы с автоматической адаптацией текущей чувствительности датчика к условиям окружающей среды. Для настройки современных вибрационных извещателей все чаще используют персональный компьютер и специализированное программное обеспечение с возможностью получения реальных осциллограмм сигналов непосредственно с самого чувствительного элемента, что дает визуализацию и понимание процессов происходящих в сенсоре.
Подводя итоги, отметим, что обнаруживающая способность и вероятность ложных срабатываний вибрационных периметровых систем находятся на противоположных чашах рычажных весов — поднимая на максимальный уровень чувствительность в БОС, мы увеличиваем вероятность выявления фактов вторжения, но всегда будем проигрывать в защищенности от ложных срабатываний.
Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и колесами автомобиля. Трибоэлектрический эффект — это электрический заряд, который возникает в результате контакта или трения двух разнородных объектов. Согласно заявлению Сюдонг Вана Xudong Wang , доцента материаловедения и инженерии в Университете штата Висконсин, на трение, создаваемое при контакте автомобильных шин о поверхность земли во время движения, приходится примерно 10 процентов использования автомобильного топлива. Для него и аспиранта Янхао Мао Yanchao Мао , это представилось большой возможностью для повышения эффективности, поэтому весь последний год они потратили на разработку устройства, которое поможет решить эту проблему. Их устройство использует электрический заряд, который создается, когда определенные материалы вступают в контакт друг с другом.
Обе полоски покрыты проводящими чернилами, а губка создает между ними воздушный зазор. Все это заклеено водонепроницаемой лентой. Когда разработанный TENG изгибается вперед и назад даже при относительно слабом подводном течении, две полимерные полоски тискаются благодаря губке, периодически входя и выходя из контакта друг с другом, создавая при этом электрический ток. В ходе испытаний в резервуаре с волнами было показано, что несколько трибоэлектрических наногенераторов можно использовать для непрерывного питания таких устройств, как морские датчики окружающей среды, что устраняет необходимость в замене батарей.
Устройство демонстрируется на следующем видео и описано в статье, недавно опубликованной в журнале ACS Nano.
Ученые научились получать электричество из человека
Китайские ученые разработали ткань, которая использует трибоэлектрический эффект. Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру.
Трибоэлектрический эффект пригоден для получения энергии от морских волн
Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов. Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом. На практике обычно стремятся исключить последствия трибоэлектрического эффекта и избавиться от контактного заряда. Работа инновационного наногенератора основана на трибоэлектрическом эффекте, то есть на возникновении электрического заряда от трения друг об друга двух разных по составу и.
Создано устройство, восстанавливающее тактильные ощущения
Наногенераторы обещают иметь малый вес, низкую стоимость, а также позволят выбирать для их создания те материалы, которые будут наиболее эффективно генерировать на низких частотах порядка 1-4 Гц. Более перспективной на данный момент считается схема с внешней накачкой заряда подобно индукционному генератору с внешним возбуждением , когда часть вырабатываемой энергии используется для поддержания процесса генерации и увеличения плотности рабочего заряда. По замыслу разработчиков, разделение емкостей генератора и внешнего конденсатора позволит возбуждать генерацию через внешние электроды без непосредственного воздействия на трибоэлектрический слой. При рациональной конструкции модуля возбуждения заряда, накопленный в нем заряд может быть пополнен по обратной связи от самого ТЭНГ во время процесса разрядки.
Таким образом и достигается самовозбуждение ТЭНГ. В ходе исследования ученые изучают влияние на эффективность генерации различных внешних факторов, таких как: тип и толщина диэлектрика, материал электродов, частота, влажность и т. На данном этапе трибоэлектрический слой ТЭНГ включает в себя полиимидную диэлектрическую пленку Каптон толщиной 5 мкм, а электроды делают из меди и алюминия.
Нынешнее достижение заключается в том, что уже через 50 секунд, работая на частоте всего 1 Гц, заряд возбуждается достаточно эффективно, что дает надежду на создание в ближайшем будущем стабильных наногенераторов для широких применений. В структуре ТЭНГ с внешним возбуждением заряда разделение емкостей основного генератора и конденсатора выходной нагрузки достигается путем разделения трех контактов и применением пленок изолятора с разными диэлектрическими характеристиками, чтобы достичь относительно большого изменения емкостей. Сначала заряд от источника напряжения подается на основной ТЭНГ, на емкости которого напряжение наращивается пока устройство находится в контактном состоянии с максимальной емкостью.
Как только два электрода разделяются, напряжение возрастает за счет уменьшения емкости, и заряд перетекает от основного конденсатора - к накопительному, пока не будет достигнуто состояние равновесия. При следующем контактном состоянии заряд возвращается к основному ТЭНГу и способствует генерации энергии, которой будет тем больше, чем выше диэлектрическая проницаемость пленки в основном конденсаторе. Достижение уровня проектного напряжения осуществляется при помощи диодного умножителя.
Андрей Повный, FB , ВК Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях.
Для этого используют трибоэлектрические генераторы. Для защиты трубопроводов внутрь трубы устанавливают трибогенераторы-«ежики» рис. При движении жидкости внутри трубы происходит ее трение об разветвленную поверхность «ежиков», за счет чего вырабатывается необходимое количество электроэнергии. Ее избыток отводится на «землю», тем самым балансируя происходящие термодинамические процессы и останавливая коррозию. За решеткой радиатора устанавливается трибоэлектрический генератор рис. Во время движения и стоянки автомобиля за счет трения о генератор частичек вещества, находящихся в воздухе, происходит выработка электроэнергии.
Ее достаточно для защиты авто от процессов коррозии, происходящих на поверхности металлов. А за счет того, что под днищем авто устанавливаются дополнительные протекторные элементы, эффективность системы увеличивается многократно. При этом система сбалансирована с помощью заземлителя, что обеспечивает равновесие происходящих процессов и полностью останавливает коррозию. На видео показано, что пока на трибогенератор не дует воздух, прибор который фиксирует напряжение, показывает 0. Но если начать обдувать трибогенератор воздухом, на нем моментально появляется электрический заряд.
Моё мнение: Явление полностью основанно на микро-пьезо эффекте с переносом заряда на противоположно или менее заряженный при пьезо поляризации материал. Эффект механический, материалы в статике не имеют выраженной поляризации. При сдавливании - поляризация появляется, но не проявляется из-за локального противостояния заряженных поверхностных структур.
При сдвиге поверхностей релаксация зарядов и обратныйперенос не успевает происходить при снятии нагрузок с трущихся выступов поверхностей, также мощность воздействия увеличивается относительно сдавливаемых поверхностей, за счет динамических, то есть ударных нагрузок между микровыступами.
Если травмированный палец касается чего-либо, датчик отслеживает давление и преобразует его в напряжение: слабое для легкого прикосновения и сильное для более значительного — точно так же, как и при нормальном осязании. Основой конструкции служат каптоновые полимерные полоски толщиной 125 мкм, обеспечивающие гибкость и прочность. На них напыляется слой титана толщиной 5 нм, а сверху — 100 нм золота. Животных разделили на три группы: контрольную, в которой никаких операций не проводилось, и две группы с удаленным участком большеберцового нерва. Тактильные ощущения исследовали с помощью проволочной сетки фон Фрея.
Крыса стоит на сетке, а снизу на ее лапу оказывают давление с помощью специального наконечника. Когда крыса чувствует давление, она поднимает лапу, а прибор автоматически регистрирует силу воздействия. Credit: ACS Nano Ученые надеются, что в будущем устройство можно будет вживлять в любой участок тела, где требуется восстановить тактильные ощущения. Процедура имплантации проста, датчик выполнен из биосовместимого материала, безопасного для организма человека, и не требует обслуживания.
Автономный кардиостимулятор проверили на свиньях
Работа инновационного наногенератора основана на трибоэлектрическом эффекте, то есть на возникновении электрического заряда от трения друг об друга двух разных по составу и. При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. While many aspects of the triboelectric effect are now understood and extensively documented, significant disagreements remain in the current literature about the underlying details. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию.