Мощный источник энергии без лития: как наногенератор заменит батареи в гаджетах

Исследователи из немецкого научного центра DESY и Технологического университета Гамбурга задались целью превратить обычное механическое давление и движение жидкости в надежный источник энергии. Результатом стал генератор, основанный на наноструктурированном кремнии, который использует поток воды через поры размером в несколько нанометров для создания электрического заряда, пишет TechSpot.

Как это работает

В основе технологии лежит трибоэлектрический эффект — то же явление, из-за которого вы получаете заряд статического электричества проведя рукой по шерсти. Только здесь заряд создает вода.

Главный элемент устройства — кремниевая структура, которая одновременно проводит ток, пронизана нанопорами и отталкивает воду (гидрофобна). Когда под давлением вода вдавливается в эти крошечные поры и вытекает обратно, она трется о стенки кремния, передавая заряд на границе раздела жидкости и твердого тела. Уникальная архитектура устройства улавливает этот заряд и преобразует его в полезную электрическую энергию.

Рекордная эффективность

Главное достижение команды — КПД преобразования энергии около 9%. Для трибоэлектрических генераторов, которые обычно страдают от низкой эффективности, это рекордный показатель. Это означает, что технология уже готова к реальному применению в минитюрных датчиках и маломощной электронике.

Еще один важный плюс — применение простых и доступных материалов: кремния и воды. Это делает производство таких генераторов дешевым и совместимым с существующими технологиями микроэлектроники.

Где это можно использовать

Ученые видят будущее этой технологии в создании автономных сенсоров, которые сами добывают энергию из окружающей среды.

• Умная одежда и спорт: Генераторы можно встраивать в ткань для питания датчиков здоровья, которые будут работать от движений тела.
• Автомобили: В подвеске машины постоянные вибрации и толчки могут сжимать и разжимать генератор, вырабатывая энергию для датчиков износа или давления в шинах.
• Робототехника: Тактильные сенсоры роботов смогут получать энергию непосредственно от прикосновений.