W krótkim filmie dotyczącym nowego odkrycia,  dr Zhong Lin Wang – profesor z Georgia Institute of Technology – opowiada o koncepcji szeregu tryboelektrycznego i poprzez przedstawienie kilku prostych doświadczeń pokazuje, jak zaledwie jeden krok postawiony przez człowieka, może wytworzyć energię elektryczną wystarczającą do zaświecenia tysiąca lampek LED. To dokładnie ta sama iskra, która przechodzi na nas kiedy dotykając klamki czujemy lekkie „kopnięcie” prądem. Zespół naukowców dr Wanga odkrył sposób na to jak tę energię zebrać i wykorzystać.

Zaczyna się od iskry

Powstaje ona w wyniku zetknięcia dwóch powierzchni o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Kiedy zostają one rozdzielone, na jednej z nich pozostaje ładunek elektryczny. Można go łatwo uchwycić poprzez podłączenie na krawędziach tych powierzchni małych elektrod.  Ta umiejętność mogłaby – na co ma nadzieję dr Wang – stanowić nową metodę ładowania urządzeń przenośnych jak czujniki, czy smartfony.

Oprócz tego, technologia ta – na dodatek zasilana tylko z energii własnej - wyposażona będzie w system wykrywania wibracji, ruchu, czy nawet spadających kropel deszczu. W ten sposób będzie można zgromadzić energię wytworzoną podczas każdego rodzaju działalności – zarówno ludzkiej, jak i natury.

„Fakt, że ładunek elektryczny może być wytworzony poprzez zastosowanie szeregu tryboelektrycznego jest powszechnie znany. My natomiast wprowadziliśmy technikę separacji szczelin, powodującą spadek napięcia, co z kolei prowadzi do przepływu prądu w obiegu zewnętrznym, dzięki czemu można go wykorzystać. Generator ten umożliwia konwersję energii mechanicznej, powstałej w wyniku losowych zdarzeń z naszego środowiska, do energii elektrycznej.” – mówił Wang.

Poparcie motywuje

Badania zostały popartem przez wielu sponsorów, w tym National Science Foundation, Departament Energii USA, MANA (część Narodowego Instytutu Materiałów w Japonii), koreańską korporację Samsung i Chińską Akademię Nauk. Od czasu ich pierwszej publikacji, zespół doktora zdołał poczynić wielkie postępy. Po pierwsze, poszerzono zakres techniki gromadzenia energii do wykorzystania materiałów takich jak wkładki do obuwia, gwizdki, pedały , dywaniki , czy nawet spławiki kołyszące się na falach oceanu. Badacze nauczyli się także zwiększyć moc poprzez zastosowanie wzorców skali mikronów do arkuszy polimerowych. To odwzorowanie skutecznie zwiększa powierzchnię styku , a tym samym zwiększa skuteczność transferu ładunku. Ale na tym nie koniec! Naukowcy mogą już produkować prąd z kontaktu między wodą - morską, z kranu , a nawet destylowaną – a różnego rodzaju powierzchniami polimeru.

Jak więc widać, niedrogie materiały wykorzystywane w tej technice mogą pochodzić niemal zewsząd, a co najważniejsze – także z surowców recyklingowych. Na przykład: przetworzone szkło z przeźroczystej butelki może być zastosowane w produkcji ekranu dotykowego.

Wang i jego zespół planują nadal pracować nad ulepszeniem swojego projektu . Chcą zoptymalizować jego wydajność i czułość, a także poszerzyć swoją wiedzę na temat zwiększania powierzchni materiału oraz ilości warstw, dzięki czemu ilość powstającej mocy mogłaby wzrosnąć.

„Każdy widział ten efekt, ale nam udało się znaleźć praktyczne zastosowanie dla niego. To bardzo proste, dlatego jestem pewien, że możemy z nim zrobić jeszcze dużo więcej.” – powiedział doktor.

oprac. Karolina Łużniak