Smarte enheder vil snart få deres menneskelige ejere til at udtrække energi

Klar til maskiner til at høste din strøm? Det lyder som en ide, der er flået lige fra Matrixen, men et forskergruppe har udtænkt en måde at producere endnu mere effektive triboelektriske nanogeneratorer på - miniature enheder, der kan samle energi fra menneskelig bevægelse og kilder som vind og bølge. Opdagelsen kunne bane vejen for gadgets til at bevæge sig ved at fodre deres menneskelige ejere.

Et hold fra University of Surrey's Advanced Technology Institute går videre ind i TENG'er, et koncept, der først blev skitseret i et papir fra 2012 som en måde at bruge de små mængder elektricitet produceret gennem daglig friktion mellem objekter for at give strøm. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Avancerede energimaterialer tirsdag og annonceret på torsdag.

"Denne teknologi demonstrerer potentialet i at drive små og slanke smart og bærbare enheder i nær fremtid" fortæller en talsmand for universitetet Inverse. "TENG'er kan tilsluttes tøj eller kan endda bygges ved hjælp af tekstilfibre og stoffer, som kan bruges til at opfange strøm fra vores bevægelse og strømforbrug og bærbare elektronik og medicinske sensorer osv. Det kan også være muligt at designe disse enheder som kunstige (sekundære) skind, og brug som en bærbar strømgenerator og en sensor."

"En verden, hvor energi er fri og fornyelig, er en årsag til, at vi er meget lidenskabelige her ved ATI (og University of Surrey) - TENG'er kunne spille en vigtig rolle for at gøre denne drøm til virkelighed", Ravi Silva, direktør for ATI, sagde i en erklæring. "TENG'er er ideelle til strømforsyning, internet af ting og selvdrevne elektroniske applikationer. Denne forskning sætter ATI i en verdensledende position for at designe optimerede energisnittere."

Tidligere implementeringer har skabt generatorer, der udnytter strømmen fra at bøje en finger, hvilket producerer 0,22 milliwatts per kvadratcentimeter, nok til at tænde 48 røde lysdioder. Den nye forskning beskriver instruktioner til, hvordan man bygger de mest effektive TENG'er, som papiret beskriver som "enkel konstruktion, lav pris, høj effekt og fleksible og bærbare egenskaber."

"Den effektive effekt af den triboelektriske nanogenerator (TENG) afhænger af en række parametre såsom størrelse, materialer, form og bevægelsesindgang," siger en talsmand for universitetet Inverse. "I betragtning af en grundlæggende enhed kan alt fra 1 milli watt til omkring 1 watt eller højere peak output effekt opnås under lavfrekvent bevægelser (<5 Hz). Dette kan forbedres betydeligt ved at tilsætte nanomaterialer og nanopartikler til triboelektriske overflader såvel som ved at anvende højfrekvente (hurtige) bevægelser til at betjene TENG-enhederne, såsom maskinens vibrationer, bevægelse af et køretøj osv."

Forskningen kunne bane vej for nye implementeringer af teknologien.

"Jeg er meget begejstret for denne nye undersøgelse, som omdefinerer den måde, hvorpå vi forstår energihøst," sagde Ishara Dharmasena, ph.d.-studerende og ledende forsker på projektet. "De nye værktøjer, der udvikles her, vil hjælpe forskere over hele verden til at udnytte det sande potentiale hos triboelektriske nanogeneratorer og til at designe optimerede energihøstningsenheder til brugerdefinerede applikationer.