Электрогенератор работает на трении

В рамках исследования, финансируемого Национальным научным фондом, Министерством энергетики и ВВС США, ученым удалось разработать оригинальный трибоэлектрический генератор, который производит электроэнергию из трения двух поверхностей.

Исследователи обнаружили еще один способ собрать небольшое количество электроэнергии, захватив электрический заряд, который производится при трении двух различных видов пластмасс. Новый тип генератора может вырабатывать энергию с помощью привычной деятельности, например, ходьбы. Также его можно использовать в различных наноустрйоствах и автономных датчиках давления с низким энергопотреблением.

Схематическое изображение устройства трибоэлектрического генератора

Трибоэлектрический генератор состоит из листов полиэстера и полидиметилсилоксана (PDMS). В процессе трения двух листов полиэстер отдает электроны, а PDMS принимает. При этом создается воздушный зазор, который изолирует заряд на поверхности PDMS и образует дипольный момент. В результате при подключении электрической нагрузки между двумя поверхностями создается небольшой ток. Если постоянно тереть пластинки материалов друг о друга, генератор будет непрерывно вырабатывать электроэнергию. Сферу применения нового устройства расширяет тот факт, что полиэстер и полидиметилсилоксан имеют прозрачность на уровне 75%. Это позволяет встроить новый генератор в поверхность сенсорного экрана, который таким образом сможет вырабатывать энергию от прикосновений пальцев пользователя.

Ученые изучили различные варианты микротекстур на поверхности нового генератора и обнаружили, что крошечные пирамидки дают самый большой ток около 0,13 мкА на квадратный сантиметр при довольно большом напряжении - 18 В.

Разработчики отмечают, что технология изготовления трибоэлектрического генератора отличается простотой и низкой стоимостью, что позволяет ее масштабировать до крупномасштабного производства и практического применения. При этом надежность устройства весьма высока – оно продолжает вырабатывать энергию после более чем 100 тыс. циклов.