явление, при котором электрический заряд накапливается в одном материале после того, как он отделился от другого материала. Ученые предложили новое устройство для генерации электроэнергии из океанских волн с помощью трибоэлектрического эффекта.
Наногенератор получает энергию от трения колеса о землю
Оба слоя покрыты серебряными нанопроводами, которые дополнительно усилены электропряденым полистиролом. При ношении ткани механическая энергия движения тела при ходьбе или беге преобразуется в электрическую, которую можно использовать для питания электронных устройств. При этом, ученым, которые разработали новую трибоэлектрическую ткань удалось сделать ее использование более комфортным, сделав ее гибкой и воздухопроницаемой. Ее практически не отличить от обычной. Читать далее.
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?.. Воде просто нужен партнёр, рассуждал учёный, электронные параметры которого были бы хоть сколько-нибудь близки к ней. Быть может, некий пластик? Так в итоге и оказалось. Экспериментаторы сотворили изолированную пластиковую ёмкость, крышка и дно которой содержали электроды в виде пластинок из медной фольги. Изнутри крышка была покрыта слоем полидиметилсилоксана пластификатор, поедаемый нами подобно пищевой добавке Е 900 , на который были нанесены нанопирамидки.
Бак наполняли неионизированной водой, а крышку опускали чуть ниже.
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. Трибоэлектрический эффект возникает при контакте металлов и изоляторов вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов или возникающий заряд пренебрежимо мал.
Опытным путем были найдены трибоэлектрические ряды впервые Иоганом Вильке в 1757 : вещество, расположенное в верхней части ряда при контакте будет заряжено положительно, а то что ниже — будет заряжено отрицательно.
Некоторые из рядов представлены в таблице: Существует и трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло-цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк. Человек, идущий по ковру или снимающий нейлоновую рубашку или ёрзающий в автокресле, может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более. Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, поскольку поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха.
Самолет в полёте «трётся» о воздух и накапливает трибоэлектрический заряд. В NASA есть «правило трибоэлектрификации», согласно которому они отменяют запуск ракеты, если предполагается, что ракета-носитель пройдет через определенные типы облаков. Статический разряд представляет особую опасность на элеваторах из-за опасности взрыва пыли.
Ученые создали гибкие графеновые трибоэлектрические генераторы
явление, при котором электрический заряд накапливается в одном материале после того, как он отделился от другого материала. Кроме того к трибоэлектрическому эффекту может приводить механическое удаление отдельных элементов поверхности пьезоэлектриков или пироэлектриков. Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения. Трибоэлектрический наногенератор, использующий эффект Бернулли для поглощения энергии ветра, Cell Reports Physical Science, онлайн 23 сентября 2020 г.; DOI: 10.1016.
Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом. 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.
Трибоэлектрический эффект
При растяжении или сжатии устройства при контакте с кожей происходит перераспределение зарядов между слоями и появление электрического тока. 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.
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?..
Воде просто нужен партнёр, рассуждал учёный, электронные параметры которого были бы хоть сколько-нибудь близки к ней. Быть может, некий пластик?
Исследования профессора Вана в области наносистем с автономным питанием вдохновили ученых и промышленников всего мира на сбор энергии окружающей среды. Это нашло широкое применение в сенсорных сетях, искусственном интеллекте, робототехнике и Интернете вещей. Повторное использование энергии — реальность Лауреат «Глобальной энергии» рассказал «ЭПР», что идея создания трибоэлектрического наногенератора пришла к нему еще в 2005 году, когда он был ведущим студентом по пьезоэлектрическому эффекту на наноуровне. В 2012-м выяснили, что трибоэлектрический эффект может делать то же самое, и такое устройство намного эффективнее и намного дешевле. На данный момент тысячи людей работают в этой области, так что она быстро развивается», — отмечает эксперт.
Немаловажно, что изобретение профессора Вана соответствует тенденциям нашего времени в части целей устойчивого развития и способно внести весомый вклад в достижение углеродной нейтральности. Однако сжигание нефти, угля, газа негативно влияет на окружающую среду, повторно использовать эту энергию трудно, — рассуждает Чжун Линь Ван. Так на какую энергию мы можем положиться для устойчивого развития нашего человечества, скажем, через пару столетий? Наше изобретение делает возможным повторное использование энергии, то есть мы можем извлекать энергию из окружающей среды и применять ее вновь. Традиционно мы используем электромагнитный генератор, который наиболее эффективен, если механический запуск осуществляется на высокой частоте и с большой амплитудой. Но энергия, распределяемая в нашей среде обитания, довольно низкого качества. Чтобы получить такую энергию, нужно использовать новые эффекты, такие как трибоэлектрический эффект и явление электростатической индукции.
На основе их мы и изобрели трибоэлектрический наногенератор в 2012 году. На данный момент можно применять его в качестве источника питания для носимой электроники, Интернета вещей, распределительного датчика для защиты окружающей среды, безопасности и так далее. Мы демонстрируем, что возможно использовать энергию водных волн, энергию океана, внедряя инновационный подход к крупномасштабному сбору энергии. Как только вы сделаете это, у вас появится долговременная энергия, необходимая для жизнеобеспечения человека.
Информация по разработке была опубликована в журнале Matter. Наногенератор состоит из двух кусков дерева с разными покрытиями, зажатых между двумя слоями электродов. Деревянные детали становятся электрически заряженными из-за периодических контактов и разделений при наступлении на них - явление, называемое трибоэлектрическим эффектом. Именно этот эффект, например, позволяет воздушному шару приобретать электрический заряд при трении о волосы. Хотя этот наногенератор на данный момент является всего лишь прототипом, он все же дает понимание, как в будущем люди смогут приводить в действие устройства в своем доме, просто гуляя по комнате. 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.
Иностранные новости.
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.
Исследователи проверили долговечность TENG-IT в смоделированных биологических условиях в течение 26 дней, но в идеале устройство должно исправно работать в течение многих лет. В первую очередь потребуется уменьшить его размер.
Ясно, что организовать подобную базу данных возможно при наличии высокоскоростного интерфейса передачи информации между средством и информационной системой, обслуживающей периметр.
Один из вариантов борьбы с «перелазом» Кроме того, появится возможность шу-модиагностики заграждения, что позволит оптимизировать ремонтные и сезонные работы по обслуживанию периметра. В настоящее время на отечественном рынке систем безопасности средства защиты периметра подобного класса лишь проходят испытания. Да и компаний, анонсирующих новинку такого уровня, пока единицы.
Другой вариант настройки многопараметрических алгоритмов работы средства связан с ручной настройкой параметров. Это приводит к тому, что процесс настройки становится скорее искусством, чем алгоритмом. От обслуживающего персонала здесь требуется четкое понимание связей между параметрами, их влияние на обнаружительную способность средства и его устойчивость к ложным срабатываниям.
Подобную подготовку персонал должен проходить на предприятии-изготовителе средства. А это дополнительные расходы, которые эксплуатирующие организации несут весьма неохотно. Сегодня магистральным направлением развития периметральных средств обнаружения является обеспечение возможности локализации места попытки пересечения периметра.
Обеспечивая защиту рубежа в несколько сотен метров, периметральное СО сигналом тревоги, сформированным за время порядка нескольких секунд, сообщает о том, что где-то на этом рубеже, возможно, произошло пересечение периметра. Между генерацией сигнала тревоги средством и приемом сигнала оператором проходит время. Предположим, что по сигналу тревоги включаются соответствующие телевизионные камеры, анализируя изображение с которых оператор делает заключение о реальности угрозы.
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.
Они могут использоваться для питания носимой электроники, медицинских имплантов, а также в возобновляемой энергетике. 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.
Электроэнергия, вырабатываемая устройством, называемым «трибоэлектрический наногенератор с интерфейсом жидкость-твердое тело», может храниться в батареях для дальнейшего использования. Согласно заявлению ИИТ Дели, устройство состоит из специально разработанных нанокомпозитных полимеров и контактных электродов и может генерировать мощность в несколько милливатт мВт , которой достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как часы, цифровые термометры, радиочастотные передатчики, медицинские датчики. По сравнению с традиционными методами, такими как использование пьезоэлектрического эффекта, он может генерировать значительно больше электроэнергии.
Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов
При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей.
Наногенератор получает энергию от трения колеса о землю
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.
Ткани, генерирующие электричество во время движения, — не новинка, они существуют уже несколько лет. National Center for Nanoscience and Technology, NCNST разработали материал, который получает энергию и за счёт трения, и за счёт воздействия солнечного света. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy. Учёные надеются, что однажды из этой ткани можно будет шить одежду, питающую смартфоны и другие устройства. На нём они сплели вместе солнечные элементы, сделанные из лёгких полимерных волокон, и волоконные трибоэлектрические наногенераторы. Используя трибоэлектрический эффект и электростатическую индукцию, генераторы производят электричество из механических движений, таких как кручение, скольжение и вибрация.
Именно этот эффект, например, позволяет воздушному шару приобретать электрический заряд при трении о волосы. Хотя этот наногенератор на данный момент является всего лишь прототипом, он все же дает понимание, как в будущем люди смогут приводить в действие устройства в своем доме, просто гуляя по комнате. 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.
По их словам, волны, ходьба и танцы, даже ливень или клавиши компьютера в один прекрасный день могут быть использованы для управления датчиками, мобильными гаджетами и даже генераторами энергии. Articles tagged.
Гибридная ткань преобразует в электричество солнечный свет и механическую энергию
В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. явление, при котором электрический заряд накапливается в одном материале после того, как он отделился от другого материала.