В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру. В сегодняшнем плане Curiosity попытается провести новый эксперимент, чтобы впервые на Марсе засвидетельствовать «трибоэлектрический эффект». Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. Трибоэлектрический эффект знаком всем и каждому: попробуйте потереть расчёской о волосы, и вы немедленно заметите, что поверхность одного из этих «материалов» довольно сильно.
Трибоэлектрический эффект пригоден для получения энергии от морских волн
| Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности | Для создания проекта, который получил название Cyber Vestis, использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье. |
| Учёные научились получать энергию из дождя | В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру. |
Новая ткань генерирует энергию от движений тела, но ее не отличить от обычной
Лица В Солнечной системе обнаружили электрическую луну Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана крупнейшего спутника Сатурна. Об этом пишет Nature Geoscience. По данным исследований, на Сатурне есть дюны, расположенные против направления ветров.
Такого ресурса хватит для питания трёх лампочек накаливания. Дождевые панели расширят возможности энергетиков: получать электричество можно будет в любой точке планеты, где идут дожди, независимо от близости к рекам. 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.
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? Теоретически нечто подобное должно происходить и в жидкостях, и если трение двух твёрдых тел в микрогенераторе дало достаточно электричества для подзарядки мобильного телефона, то неужели жидкостное трение подкачает?..
Они впервые были сформулированы в виде правил Коэна, суть которых заключается в следующем: При трении вещество со значительной по величине диэлектрической проницаемостью будет отдавать больше электронов. В результате оно зарядится положительно. Второй диэлектрик в этой паре соответственно будет заряжен отрицательно.
Но существуют и исключения из этого правила например, шелк в паре со стеклом. Объяснения явления электризации в различных по структуре телах Трибоэлектрический эффект, возникающий в твердых телах, объясняется следующим образом. Носители заряда электроны согласно основному электрическому закону перемещаются от точек с более высоким потенциалом в сторону меньшего. У полупроводников и металлов эффект объясняется перемещением электронов от материала с меньшей степенью связи к тому предмету, в котором созданы условия для образования новых свободных частиц. Например, при трении диэлектриков они появляются за счет взаимного перемещения электронов и ионов. Значительный вклад вносит температурный фактор.
Нагрев трущихся тел приводит к увеличению энергии элементов в пограничной зоне, за счет чего возникает дополнительный электрический потенциал. В ситуации с жидкими средами трибоэлектрический эффект объясняется образованием поверхностного заряда на границе раздела тел, находящихся в различных агрегатных состояниях.
Создано устройство, восстанавливающее тактильные ощущения
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.
Это непростой момент для гендиректора Пэта Гелсингера Pat Gelsinger который находится у руля уже четвёртый год. Проблемы Intel накапливались десятилетиями ESA опубликовало снимки Марса с «жуткими пауками в городе инков» Чуть больше полувека назад фантазию людей будоражили каналы на Марсе, которые могли быть искусственного происхождения. Но потом на Марс полетели автоматические станции и спускаемые аппараты, и каналы оказались причудливыми складками рельефа.
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».
Несколько небольших компаний начинают работать над коммерческим применением, и также есть молодые люди, занимающиеся коммерциализацией. В мире насчитывается более 16 тысяч ученых из 83 стран и регионов, которые занимаются исследованиями в этой области. Каждый год публикуются тысячи статей, — говорит эксперт. Да и во многих других странах проводятся исследования ТЭНГ, поскольку они видят большой потенциал и понимают, какое влияние может оказать ТЭНГ на отрасль энергетики. Возможности применения такого наногенератора действительно широки: его можно использовать как для датчиков, так и для мониторинга умных городов или инфраструктуры, а также для крупномасштабной «голубой энергетики».
В этой связи рассчитываем выйти на коммерциализацию в течение 5—10 лет». Профессор Ван убежден: сегодня крайне важно объединять усилия ученых из разных стран, развивать международное сотрудничество, в том числе по продвижению его разработки: «Наука не имеет границ, тот же ТЭНГ принадлежит человечеству. Уверен, что при взаимодействии с иностранными коллегами мы могли бы более эффективно продвигаться к коммерческому эффекту и сделать так, чтобы ТЭНГ был полезен для общества. Это возможно только при широком сотрудничестве со всеми странами». Разработка, которая изменит мир В октябре 2023 года профессор Ван побывал в Москве — в рамках форума «Российская энергетическая неделя» он получил премию «Глобальная энергия». Она присуждена в номинации «Нетрадиционная энергетика» за изобретение трибоэлектрических наногенераторов как новой энергетической технологии для автономных систем, Интернета вещей, робототехники, искусственного интеллекта и крупномасштабного сбора «голубой энергии».
Наше изобретение направлено на то, чтобы перераспределять энергию наиболее эффективным образом. ТЭНГ позволяет конвертировать механическую энергию соответствующим образом. За счет этого можно увеличить эффективность ее использования. Создание трибоэлектрического наногенератора — величайший прорыв. Благодаря ТЭНГ мы можем получать энергию тогда, когда нам это нужно, и там, где это нужно, в гармонии с биологическими системами, не оказывая негативное влияние на окружающую среду.
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
| ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАШИТЫ ПЕРИМЕТРА. ПРОГНОЗ НА ЗАВТРА | Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. |
| Создано устройство, восстанавливающее тактильные ощущения | трибоэлектрический эффект. |
| Создана получающая энергию от движения тела ткань: Наука: Наука и техника: | «Трибоэлектрический эффект — это давно известное явление, и в этом эффекте заряды генерируются, когда две поверхности находятся в трении. |
| Новости отрасли | В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру. |
| Новости отрасли | Между тем, трибоэлектрический эффект (связанный с эффектом трения) до настоящего момента остаётся до конца не изученным. |
Трибоэлектричество
Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом. Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна). Новая модель сердечного водителя ритма работает с помощью трибоэлектрического эффекта. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно знать о трибоэлектрическом эффекте, при котором электрические заряды в материале появляются из-за трения. Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей.
Автономный кардиостимулятор проверили на свиньях
По сравнению с традиционными методами, такими как использование пьезоэлектрического эффекта, он может генерировать значительно больше электроэнергии. Лучший пример, который мы видим, — это сверкающие огни, когда мы перемещаем одеяла или куртки. Это произошло только в последнее время.
В этом конкретном устройстве, тонкий слой пористого губчатого материала втиснут между парой полос 38 на 76 мм, сделанных из двух разных полимеров. 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.
Титан, подобно Земле, имеет атмосферу и разнообразную поверхность, которая состоит из углеводородных гор, озер и морей. Его атмосфера на 98,4 процента состоит из азота, а также метана и водорода. Спутник в шесть раз легче Земли и имеет более плотную атмосферу.
Как восстанавливают осязание Чтобы восстановить тактильные ощущения, чаще всего используется хирургическая реконструкция нерва аутотрансплантатом, то есть нерв из одной части тела пересаживается в другую. Операция сопряжена с множеством сложностей, например, требует неповрежденной кожи и должна быть выполнена как можно скорее после травмы. Более того, даже при соблюдении этих условий вероятность успеха невысока. Альтернативный метод восстановления тактильных ощущений — это нейропротезы. Устройства преобразуют давление вокруг поврежденной области в электрические сигналы, которые обрабатываются мозгом. Однако пока эти технологии только развиваются, и немногие из них испытаны in vivo на животных или людях. Также у созданных устройств есть серьезные недостатки: они дорого стоят, требуют от пациента длительной адаптации и обучения, а для некоторых нейропротезов нужны дополнительные платформы поддержки. Кроме того, современные нейропротезы работают от источников питания, которые сложно заменить, а при повреждении они выделяют токсичные вещества. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения.
Трибоэлектрический генератор
Трибоэлектрический эффект вызывает накопление электростатического заряда на шерсти из-за движений кошки. Трибоэлектрический эффект заключается в возникновении статического заряда при трении различных материалов. Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга. Американские ученые показали, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения). Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов.
Учёные научились получать энергию из дождя
В трибоэлектрических наногенераторах (TENG) используется этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. Явление полностью основанно на микро-пьезо эффекте с переносом заряда на противоположно или менее заряженный при пьезо поляризации материал. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. На практике обычно стремятся исключить последствия трибоэлектрического эффекта и избавиться от контактного заряда. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект знаком всем и каждому: попробуйте потереть расчёской о волосы, и вы немедленно заметите, что поверхность одного из этих «материалов» довольно сильно.
Падающий снег научились превращать в электричество
Фото предоставлено авторами разработки Молодые учёные из Санкт-Петербурга создали прототип умной одежды и обуви, которые будут вырабатывать энергию за счёт движения тела. Для создания проекта, который получил название Cyber Vestis, использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье, коннекторы и гибкие аккумуляторы.
Небольшой заряд можно получить, просто стянув через голову шерстяной свитер — однако некоторые комбинации материалов во время трения обеспечивают генерацию сравнительно более сильных зарядов. Ученые объясняют физическую основу этого эффекта обменом электронами на молекулярном уровне. Внешняя поверхность цилиндра меньшего размера и внутренняя часть большего покрываются двумя разными материалами — искусственным мехом и фторированным этилен-пропиленом, аналогом тефлона. Меньший цилиндр свободно вращается внутри большого под действием морских волн, поверхности соприкасаются и создают статическое электричество, которое может быть собрано электродами.
Smaller Small Medium Big Bigger Default Helvetica Segoe Georgia Times Режим чтения Поделитесься Океанские волны могут быть мощными, они содержат достаточно энергии, чтобы толкать песок, гальку и даже валуны во время шторма. Эти волны, а также более слабые потоки, могут быть использованы в качестве источника возобновляемой энергии. 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.
Выручка Intel больше не снижается, и компания остаётся крупнейшим производителем процессоров для ПК и ноутбуков. Но продажи в I квартале не оправдали ожиданий аналитиков, и собственный прогноз Intel на текущий квартал отражает слабый спрос. Это непростой момент для гендиректора Пэта Гелсингера Pat Gelsinger который находится у руля уже четвёртый год.
Как работает трибоэлектрический кабель
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.
Идея устройств, заряжающихся от движения не нова, но использование материала, разработанного учеными из Университета Райса, делает их более практичными. Команда использовала графеновую пену LIG , полученную путем нагревания углеродосодержащих веществ на поверхности полимера или другой основы с помощью лазера. Сначала хлопья двумерного углерода были созданы на обычном полиимиде, но затем проводились эксперименты с древесиной, обработанной бумагой, другими растительными материалами и продуктами питания. Для обеспечения гибкости LIG из трибоотрицательного полиимида, на него распылили полиуретан, который выполняет роль защитного покрытия и трибоположительного материала.
Способ заключается в том, чтобы возбуждать наногенераторную систему в направлении наиболее высокой и стабильной выходной мощности, как это обычно осуществляется применительно к традиционным индукционным генераторам с магнитным возбуждением. В совокупности с грамотно разработанными схемами умножения получаемого напряжения, система с внешним самозарядным возбуждением способна показать плотность заряда более чем в 1,25 мКл на квадратный метр. Напомним, что получаемая электрическая мощность пропорциональна квадрату данной величины. Разработка ученых открывает реальную перспективу для создания в ближайшем будущем практичных и высокопроизводительных трибоэлектрических наногенераторов TENG, ТЭНГ для зарядки портативной электроники энергией, получаемой по сути от повседневных механических движений тела человека. 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.
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. An example is rubbing a plastic pen on a shirt sleeve made of cotton, wool, polyester, or the blended fabrics used in modern clothing. This repulsion is detectable by hanging both pens on threads and setting them near one another.
Such experiments led to the theory of two types of electric charge, one being the negative of the other, with a simple sum respecting signs giving the total charge. The electrostatic attraction of the charged plastic pen to neutral uncharged pieces of paper for example is due to induced dipoles [36] : Chapter 27 in the paper. The triboelectric effect can be unpredictable because many details are often not controlled. For instance, as early as 1910, Jaimeson observed that for a piece of cellulose, the sign of the charge was dependent upon whether it was bent concave or convex during rubbing. In 1920, Richards pointed out that for colliding particles the velocity and mass played a role, not just what the materials were. For instance the work of Burgo and Erdemir , [44] which showed that the sign of charge transfer reverses between when a tip is pushing into a substrate versus when it pulls out; the detailed work of Lee et al [45] and Forward, Lacks and Sankaran [46] and others measuring the charge transfer during collisions between particles of zirconia of different size but the same composition, with one size charging positive, the other negative; the observations using sliding [46] or Kelvin probe force microscope [47] of inhomogeneous charge variations between nominally identical materials. Illustration of triboelectric charging from contacting asperities The details of how and why tribocharging occurs are not established science as of 2023. One component is the difference in the work function also called the electron affinity between the two materials.