Энергия из водяного пара: полимерная пленка в работе

Инженеры из Массачусетского технологического института создали новую полимерную пленку, которая может генерировать электричество, используя вездесущее сырье: водяной пар. Разумеется, речь не идет о громадных турбинах и перегретом паре под огромным давлением. Новая полимерная пленка использует влагу, которая находится повсеместно в воздухе.

Новый материал изменяет свою форму после поглощения небольшого количества испарившейся воды. В результате тонкая пленка многократно сворачивается и разворачивается. Этого движения достаточно для питания небольшого манипулятора, микроэлектронных устройств и датчиков. Новый материал может найти самое широкое применение: от электрогенераторов в одежде до "вечных" сенсоров.

Пленка состоит из взаимосвязанных сетей двух различных полимеров. Один из полимеров, полипиррол, образует твердую, но гибкую матрицу-подложку. Другой полимер, полиол-борат - это мягкий гель, который набухает при поглощении воды. В предыдущих экспериментах использовали только полипиррол, но его реакция на водяной пар была слабой.

Оказывается, решение было в тонком подборе градиента между сухой и водонасыщенной частью полимера. Ученым удалось подобрать оптимальное соотношение двух полимеров, и теперь 20-микронная пленка при поглощении даже небольшого количества влаги начинает сворачиваться в трубку. После того, как пленку обдувают воздухом, она снова разворачивается, и цикл повторяется. Таким образом химическая энергия градиента воды превращается в полезную механическую энергию.

Подобные пленки могут выступать в роли привода роботов или электрогенераторов. Честно говоря, корчащиеся на столе, как живые, полоски серого и черного пластика производят не очень приятное впечатление, однако технология очень перспективна не с эстетической точки зрения.

В ходе экспериментов 25-миллиграммовая пленка смогла поднять стеклышко в 380 раз больше собственного веса или транспортировать груз из серебряных проводов в 10 раз больше собственного веса. Механическую энергию движения пленки легко преобразовать в электричество – достаточно соединить пленку с пьезоэлектрическим материалом и система может генерировать в среднем 5,6 нановатт.