Būna, kad patrini gintarą į vilną ir jis ima traukti plunksnas ar šiaudelius, šį reiškinį žmonės žino nuo labai senų laikų. Ilgai tai atrodė kaip keista gamtos išdaiga, bet šiandien mokslininkai vis dažniau mato jame praktišką naudą.
Pasirodo, statinė elektra gali tapti realiu energijos šaltiniu mažiems įrenginiams. Šį kartą kalbama ne apie atsitiktinį mažą elektros smūgį, o apie sąmoningai kuriamą technologiją, kuri mechaninį judesį paverčia elektra.
Italų tyrėjų komanda sukūrė labai mažą generatorių, galintį gaminti naudingą srovę iš judesio ir kontaktų. Ši technologija žinoma kaip „TENG“ ir remiasi tuo pačiu trinties reiškiniu, kuris stebino dar senovės žmones.
Įdomiausia tai, kad net ir dabar mokslas iki galo nesutaria, kas tiksliai vyksta, kai dvi medžiagos liečiasi, slysta ir atsiskiria. Tačiau inžinieriams tai netrukdo kurti veikiančių sprendimų ir juos bandyti realiomis sąlygomis. Naujas sprendimas rodo, kad paprastas judesys, kurį dažnai tiesiog iššvaistome, gali virsti elektra.
Taip pat skaitykite
Nuo gintaro iki šiuolaikinių idėjų
Apie 600 metus prieš mūsų erą filosofas Talesas pastebėjo, kad patrintas gintaras pradeda traukti lengvus daiktus. Iš graikiško gintaro pavadinimo kilo žodis, iš kurio vėliau susiformavo terminas elektra. Šiandien šį reiškinį vadiname trinties įelektrinimu.
Nors praėjo tūkstančiai metų, mokslininkai vis dar aiškinasi, kokios dalelės iš tikrųjų persikelia tarp paviršių ir kodėl susidaro krūvis. Tyrėjas Simone Meloni iš „Ferraros“ universiteto pripažįsta, kad klausimų dar daug. Tačiau svarbiausia tai, kad net ir su ne iki galo paaiškinta teorija galima sukurti veikiančius įrenginius.
Kaip veikia nanogeneratorius?
Šio sprendimo pagrindas yra porėtas silicis, kurio paviršius padengtas itin plonu silicio dioksido sluoksniu. Medžiaga parinkta taip, kad atstumtų vandenį, todėl vanduo elgiasi nuspėjamai ir leidžia valdyti procesą. Vietoje dviejų paviršių trynimo čia naudojamas vandens stūmimas į labai mažas poras ir jo išstūmimas atgal.
Kai vanduo nuolat juda porose, paviršiuje pritvirtintos specialios dalelės vis prisitvirtina ir atsikabina, o dėl to atsiranda įtampos skirtumas. Taip gaunama kintamoji srovė, kurią galima panaudoti. Komanda nurodo, kad energijos virsmo naudingumas siekia apie 9 procentus, o tai laikoma geru rezultatu tokiai idėjai.
Kodėl čia svarbios smulkmenos?
Sistemos veikimas labai priklauso nuo to, kaip tiksliai paruošta medžiaga ir kiek joje padaryta mažų netobulumų. Jei jų per mažai, krūvis kaupiasi silpniau, jei per daug, medžiaga blogiau atstumia vandenį ir rezultatas prastėja. Todėl reikalingas tikslus balansas, kad įrenginys būtų ir stiprus, ir stabilus.
Didelę galią suteikia tai, kad porėta medžiaga turi milžinišką vidinį paviršių. Net vienas gramas tokios medžiagos gali turėti labai didelį plotą, todėl net nedidelis judesys duoda apčiuopiamą efektą. Būtent dėl šio ploto idėja tampa patraukli praktiniam naudojimui.
Kur tai gali būti panaudota?
Vienas aiškiausių tikslų yra regeneraciniai amortizatoriai elektriniuose automobiliuose. Įprasti amortizatoriai dalį energijos tiesiog paverčia šiluma, o „TENG“ tipo sprendimai galėtų dalį tos energijos atgauti iš nuolatinio pakabos judėjimo. Tai teoriškai padidintų automobilio nuvažiuojamą atstumą, o pirmieji prototipai jau bandomi.
Kita kryptis yra labai mažos galios elektronika ir dėvimi įrenginiai, kuriems reikia nedaug energijos, bet jos reikia ilgai. Galima įsivaizduoti apyrankę, kuri kraunasi nuo rankos judesio, arba jutiklius, kuriuos maitina vėjas ar lietus. Tokiu atveju milijonams mažų įrenginių rečiau reikėtų keisti baterijas, o energija būtų gaunama iš kasdienio judėjimo.
