Статический заряд композита лазерного графена для питания

Статический заряд композита лазерного графена для питания

Мобильные устройства, питаемые энергией движения, идея далеко не новая. Между тем, специалистам университета Райса удалось получить новый материал, способный сделать такие устройства более практичными. Речь идёт о лазерном графене (композит LIG), внедряемом в структуру небольших устройств, генерирующих электричество. Неметаллический компонент LIG-композита создаёт статическое электричество в момент контакта с другими компонентами. Полученный эффект допустимо успешно применять для питания мобильной техники.

Получение трибоэлектрического эффекта

Собственно, имеет место трибоэлектрический эффект, когда материалы накапливают заряд через контакт друг с другом. В моменты соединения и последующего разрыва, происходит накопление поверхностных зарядов. Эти накопленные заряды направляются для выработки электроэнергии.

Экспериментально исследовательская группа подключала полоску лазерного графена к цепочке, собранной из светодиодов. Механическими движениями, напоминающими постукивание, учёным удалось получить от полосы достаточно энергии, чтобы засветить светодиодную цепочку.

Если массивный компонент LIG встроить в триггер, такая конструкция  позволяет генерировать энергию в моменты ходьбы. Каждый шаг сопровождается механическим контактом графенового композита с кожей, благодаря чему создаётся ток, которого вполне достаточно для заряда конденсатора.

По сути, композит LIG — это графеновая пена, полученная методом нагрева химикатов на поверхности полимера. Источником тепла для нагрева выступает лазер. В результате образуются взаимосвязанные элементы двумерного углерода. Изначально лабораторным путём специалисты создали LIG-композит на обычном полиимиде. Однако в дальнейшем количество базовых материалов расширили, включая:

  • растения,
  • продукты питания,
  • обработанную бумагу и древесину.

В частности, в стенах лаборатории учёными созданы электроды LUG на основе полиимида, пробки и других материалов. Каждый вариант позволяет оценить качество воспроизводства энергии, а также работоспособность в плане долговечности. Лучшие результаты в плане способности генерировать статический заряд при контактной электрификации, показали материалы трибоэлектрического ряда.

Экспериментальный трибоэлектрический вариант

Так, конфигурация LIG-композита на электродах трибоотрицательного полиамида и распылённого покрытия полиуретана, в результате даёт трибоположительный композит. Когда электроды сочленяются, осуществляется перенос электронов из полиуретана в полиамид.

Последующий контакт и разделение формируют заряд, который допустимо сохранить через внешнюю цепь. Таким образом, выполняется накопление статических зарядов. На практике композит LIG подобной конфигурации генерировал около 1 кВ, сохраняя стабильность действия после 5000 циклов.


При помощи информации: Rice