Nanogeneratoare pentru încărcarea dispozitivelor portabile

O echipă de ingineri din mai multe universități a dezvoltat ceva care, în viitor, va ajuta la rezolvarea problemei descărcării tardive a dispozitivelor electronice portabile, cum ar fi telefoanele mobile, smartphone-urile, tabletele și altele. Gadgeturile pot fi reîncărcate literalmente din mers, eliminând necesitatea conectării la o priză folosind un fir electric.

Nano-generatoarele încorporate direct în carcasa sau carcasa unui dispozitiv mobil vor colecta și transforma energia vibrațiilor de suprafață, de exemplu, scaunul pasagerului unei mașini în mișcare, în energie electrică și va încărca bateria unui dispozitiv mobil, cum ar fi un smartphone.

Profesor asociat de știință și inginerie a materialelor la Universitatea din Wisconsin din Madison, Xudong Wang, consideră că dezvoltarea acestei idei va duce la crearea de electronice personale cu auto-încărcare.

Xudong Wang, împreună cu studentul său Yanchao Mao și coautorii de la Universitatea Sun Yat-sen din China și Universitatea din Minnesota din Duluth, SUA, au descris invenția lor - mesoporous nanogenerator piezoelectric, într-un articol pentru revista Advanced Energy Materials din 27 ianuarie 2014.

Nanogeneratorul folosește practic un material polimer piezoelectric numit PVDF (fluorură de poliviniliden). Materialele piezoelectrice sunt, în mod inerent, capabile să genereze energie electrică prin forță mecanică. De asemenea, sunt deformate mecanic sub influența unui câmp electric.

În loc de deformarea obișnuită sau acțiunea unui câmp electric, cercetătorii au inclus nanoparticule de oxid de zinc în peliculă subțire PVDF, care permit acum obținerea efect piezoelectric chiar și cu vibrații ușoare, pentru a acumula energie electrică.

Apoi, nanoparticulele au fost gravate din film, rezultând pori interconectați - „mesopore” - un material similar cu un burete. A fost un material atât de spongios, care a fost cheia conversiei energiei vibraționale. Xudong Wang spune că, cu cât materialul este mai moale, cu atât este mai sensibil la vibrațiile mici.

Nanogeneratorul în sine include plăci subțiri de electrozi pe ambele părți ale filmului polimeric mezoporos, care poate fi atașat la orice fel de suprafață, fie că este pielea netedă umană sau o altă suprafață neuniformă.

Dacă vorbim despre smartphone-uri, masa dispozitivului va ajuta la consolidarea puterii electrice generate, datorită creșterii prejudecății. De exemplu, o persoană pur și simplu merge sau aleargă, iar datorită acestui lucru, smartphone-ul este încărcat efectiv.

În viitor, nanogeneratoarele pot deveni o parte integrantă a multor dispozitive electronice, de exemplu, ca panou din spate sau carcasa dispozitivului, pentru a-l furniza direct cu energia primită din vibrațiile de mediu.

Echipa consideră că simplitatea fabricației va permite scalarea unor astfel de plante nanogeneratoare la dimensiuni mari. Iar capacitatea de a regla proprietățile mecanice ale filmelor și designul acestora va face posibilă implementarea structurilor atât pentru alimentarea telefoanelor, cât și pentru alimentarea autonomă a sistemelor de senzori.