Oamenii de știință de la NTU Singapore au dezvoltat o „țesătură” extensibilă și impermeabilă, care transformă energia generată din mișcările corpului în energie electrică.
O componentă crucială a țesăturii este un polimer care, atunci când este presat sau stors, transformă stresul mecanic în energie electrică. De asemenea, este realizat din spandex extensibil ca strat de bază și integrat cu un material asemănător cauciucului pentru a-l menține puternic, flexibil și impermeabil.
Într-un experiment de dovadă a conceptului raportat în jurnalul științific Advanced Materials în aprilie, echipa NTU Singapore a arătat că atingerea unei bucăți de 3 cm pe 4 cm din noua țesătură a generat suficientă energie electrică pentru a aprinde 100 de LED-uri.
Spălarea, plierea și mototolirea țesăturii nu au cauzat nicio degradare a performanței și ar putea menține o putere electrică stabilă timp de până la cinci luni.
Profesorul Lee Pooi See, cercetător în domeniul materialelor și profesor asociat NTU (educație absolventă), care a condus studiul, a declarat: „Au existat multe încercări de a dezvolta țesături sau articole de îmbrăcăminte care pot recolta energie din mișcare, dar o mare provocare a fost să dezvolte ceva care nu se degradează în funcție după spălare și, în același timp, păstrează o putere electrică excelentă. În studiul nostru, am demonstrat că prototipul nostru continuă să funcționeze bine după spălare și mototolire. Credem că ar putea fi țesut în tricouri sau integrat în tălpile pantofilor pentru a colecta energie din cele mai mici mișcări ale corpului, conducând electricitatea către dispozitivele mobile .”
O sursă alternativă de energie
Țesătura generatoare de energie electrică dezvoltată de echipa NTU este un dispozitiv de colectare a energiei, care transformă vibrațiile produse din cele mai mici mișcări ale corpului în electricitate. Țesătura-prototip produce energie electrică în două moduri: atunci când este presată sau strivită (piezoelectricitate) și când intră în contact sau se află în frecare cu alte materiale, precum pielea sau mănușile de cauciuc (efect triboelectric). Pentru a fabrica prototipul, oamenii de știință au realizat mai întâi un electrod extensibil prin serigrafierea unei „cerneli” care cuprinde argint și stiren-etilen-butilen-stiren (SEBS), un material asemănător cauciucului, care se găsește în mânerele ghidonului de bicicletă, pentru a-l face mai elastic și mai rezistent la apă. Acest electrod extensibil este apoi atașat la o bucată de țesătură din nanofibră, care este alcătuită din două componente principale: poli(fluorura de viniliden)-co-hexafluoropropilenă (PVDFHPF), un polimer care produce o sarcină electrică când este comprimat, îndoit sau întins și perovskiți fără plumb, un material promițător în domeniul celulelor solare și LED-urilor.
Studentul Jiang Feng, care face parte din echipa de cercetare, a explicat: „Încorporarea perovskiților în PVDF-HPF, mărește puterea electrică a prototipului. În studiul nostru, am optat pentru perovskiții fără plumb, ca opțiune mai ecologică. În timp ce perovskiții sunt fragili în natură, integrarea acestora în PVDF-HPF, oferă perovskiților o durabilitate mecanică și o flexibilitate excepționale. PVDF-HPF acționează, de asemenea, ca un strat suplimentar de protecție al perovskiților, adăugând proprietăților mecanice și stabilitatea sa.”
Rezultatul este o țesătură prototip care generează 2,34 wați pe metru pătrat de electricitate, suficientă pentru a alimenta dispozitive electronice mici, cum ar fi LED-urile și condensatoarele comerciale.
Dovada conceptului
Pentru a demonstra cum ar putea funcționa materialul lor prototip, oamenii de știință de la NTU au arătat cum o mână care atinge o bucată de material de 3 cm pe 4 cm în mod continuu, ar putea aprinde 100 de LED-uri sau încărca diverși condensatori, care sunt dispozitive care stochează energie electrică și sunt găsiți în dispozitive precum telefoanele mobile. Țesătura a arătat o durabilitate și stabilitate bune – proprietățile sale electrice nu s-au deteriorat după spălare, pliere și mototolire. De asemenea, a continuat să producă o producție electrică stabilă continuă până la cinci luni. Oamenii de știință au arătat că țesătura lor ar putea valorifica energia dintr-o serie de mișcări umane prin atașarea acesteia de braț, picior, mână și cot, precum și de tălpile interioare 3 ale pantofilor și au făcut acest lucru fără a afecta mișcările. Profesorul Lee a spus: „În ciuda capacității îmbunătățite a bateriei și a cererii reduse de energie, sursele de energie pentru dispozitivele portabile necesită în continuare înlocuiri frecvente ale bateriei. Rezultatele noastre arată că materialul nostru prototip de producere a energiei poate valorifica energia vibrațiilor de la un om, pentru a prelungi potențial durata de viață a unei baterii sau chiar și pentru a construi sisteme auto-alimentate. Din cunoștințele noastre, acesta este primul dispozitiv de energie hibrid, pe bază de perovskit, care este stabil, extensibil, respirabil, impermeabil, Acest prototip de colectare a energiei pe bază de țesături se bazează pe rezultatele muncii echipei NTU, care analizează modul în care energia generată în mediu ar putea fi captată. De exemplu, echipa a dezvoltat recent un tip de peliculă de film care ar putea fi montat pe acoperișuri sau pereți, pentru a valorifica energia produsă de vânt sau picăturile de ploaie care cad pe peliculă. Echipa se uită acum la modul în care aceeași țesătură ar putea fi adaptată pentru a produce diferite forme de energie.
În clipul video de mai jos puteți viziona o scurtă prezentare a invenției cercetătorilor de la NTU: https://www.youtube.com/watch?v=8lv_qw54vBo