Jen si to představte. Už žádné baterie, žádné kabely. Telefon si dobijete pohybem prstů po displeji a bezdrátové headsety bude pohánět to, že se jejich majitel hýbe. Zatím je to fantazie, ale podle nejnovějšího vývoje je mnohem blíže, než by se zdálo. Nanoinženýři Michiganské státní univerzity vyvinuli úplně novou technologii získávání energie z lidského pohybu. Má podobu tenkého, ohebného a levného filmu, který funguje jako nanogenerátor elektřiny.
Podle prvních komentářů jde o zásadní nanotechnologii, která by mohla vést k revoluci v nositelné nebo i veškeré osobní elektronice. Výsledky výzkumu, který vedl Nelson Sepúlveda, a který financuje klíčová americká grantová agentura National Science Foundation, se nedávno objevily v časopise Nano Energy. Badatelé s pomocí nové technologie vyrobili dotykový LCD displej, soupravu 20 LEDek a ohebnou klávesnici. Všechna tato zařízení fungují bez baterie a energii jim dodávají lidské doteky a pohyby. Je to jako kouzlo.
Podle Sepúlvedy jsme teď významně pokročili na cestě k nositelné elektronice poháněné lidským pohybem. V brzké budoucnosti se prý dočkáme telefonů, které nebude nutné celý týden dobíjet, protože se velkou část energie obstarají z pohybů majitele. Teď s kolegy pracují na zařízení s tímto nanogenerátorem, které bude získávat energii v podpatku boty a pak ji využívat k pohonu bezdrátového headsetu.
Proces výroby nanogenerátoru začíná s křemíkovým substrátem (waferem), který je během výroby opracován s využitím několika tenkých vrstev vůči životnímu prostředí šetrných materiálů, včetně stříbra, polyimidu a polypropylénového feroelektretu, tedy permanentně polarizovaného materiálu, který je elektrostatickou obdobou permanentního magnetu. Pak badatelé přidají ionty, aby v každá z vytvořených vrstev obsahovala nabité částice.
Tímto postupem vznikne film, který při stlačení, například lidským pohybem, generuje elektrickou energii. A co je ještě lepší, když je tento film přeložený, tak film funguje ještě lépe. Podle Sepúlvedy s každým složením filmu exponenciálně vzrůstá elektrické napětí, které nanogenerátor produkuje.
Sepúlveda a spol. svému výtvoru říkají biokompatibilní feroelektretový nanogenerátor,
čili zkráceně z angličtiny FENG. Je tenký jako papír a už teď si umíme představit mnoho rozmanitých aplikací, v nichž by se mohl uplatnit. Nanogenerátor s touto technologií pro pohon soupravy 20 LEDek je velký jako krabička, k pohonu dotykového LCD displeje postačí nanogenerátor velikosti prstu. FENGy mají na své straně celou řadu výhod. Jsou velice lehké, dobře ohebné, biokompatibilní, odolné a lze je vyrábět ve velkém za přijatelnou cenu. To z nich dělá velice zajímavou technologii pro mnoho různých typů autonomní elektroniky.
Video: MSU engineer creates innovative LCD touch-screen
Video: MSU engineer creates foldable keyboard and ew ways to utilize human motion
Literatura
Michigan State University 9. 12. 2016, Nano Energy 30: 649-657.
Tribo generátory elektřiny
Autor: Martin Tůma (07.03.2014)
Nanobiogenerátor vodíku s bakteriální světelnou pumpou
Autor: Stanislav Mihulka (11.10.2014)
Voda, sůl a membrána ze 3 vrstev atomů: Přichází osmotická energetika!
Autor: Stanislav Mihulka (14.07.2016)
Diskuze:
Klávesnice - generátor
Pavel Houdek,2016-12-16 12:59:42
To už bych do kláves zabudoval malé magnety a při stisku s nimi posouval skrz malou cívkou či obráceně... Vsadil bych se, že vygenerovaná energie bude větší než ve výše zmíněném článku... nebo ne?
Vytápěná bunda
Jiří Veselý,2016-12-15 11:42:09
Já bych to hned připojil k topení uvnitř tkaniny.
Když se budete chtít zahřát, tak budete podupávat, cvičit, proběhnete se... ;-)
Re: Vytápěná bunda
Jiří Novák,2016-12-15 18:43:02
Mně by se zase líbila kniha s animovanými ilustracemi. Přejedete papír párkrát rukou a obrázky se rozhýbou.
mnozstvi energie
Libor Tomáš,2016-12-14 21:29:40
Baterie meho mobilu ma 6,66 Wh a pokud ho pouzivam tak nabijim denne. U mechanickych nabijecek se uvadi, ze na 3 min. volani musite 3 min. tocit klickou. Bezny cyklista naslape 3 W/kg. Pochybuju, ze z toho bude dost energie pro provoz mobilu aniz by uzivatel pocitil nejakou zatez.
Re: mnozstvi energie
Josef Hrncirik,2016-12-14 22:17:47
Připusťme, že nabíjím 1 hod chůze. Každým krokem musím vytěžit cca 7 J. Při váze 70 kg by to znamenalo chodit po patách a během došlapu se vždy probořit do bažiny generátoru o 1 cm, ev. i špičky boty by se měly probořit o 1 cm.
Tuto deformaci (došlap do bažiny) nelze obejít.
Je to chůze po příliš vysokých a měkkých vložkách v botě, šlapání 5 bifteků.
Nevydrží to dlouho bifteky ani chodec. ani ev. mechanizmy.
Pokud se papír nebude došlapem bořit o 1 cm, 7 J nedá.
No a přitom musím snížit napětí (z piezozapalovače? a nabít aku)
Re: Re: mnozstvi energie
Josef Hrncirik,2016-12-15 13:44:28
Jak vidno z obr.2, Nelson Sepúlvelda se směje, protože na zádech má PV panel a palcem v botě natahuje cenný papír s vrstvou stříbra nadupanou ionty.
Makrosranda s nanogenerátory
Josef Hrncirik,2016-12-15 22:21:23
Zdá se, že se mu cenný papír probil přes palec a kostru až do Země.
Je to vidět i přes protilaserové brýle, které ho protentokrát neochránily.
V článku "Wei Li/j.nanoen.2016.10.007"
cca u fig.6
sice píší, že motorized stage pohybem 0,75; 1,5; 3 mm vyráběl energii, ale žádné plochy, tloušťky, hmoty či objemy nánogenerátorů neuvedeny, natož pohlcená energie a účinnost či alespoň spotřeba stage.
Pod fig.2 píší nesmyslně 10**7 C/m2; chybou znaménka exponentu chyba jen 14 řádů, jak je vidět z os fig.3, kde je max. 10 uC/m2
Sice je z grafu vidět, že peak výkon je cca 0,1 uW, ale není jasné jak dlouho a jakým vybuzením.
Při karate rozsvícení 10 LED, do nich nacvičeným kopem poslali max 25 uJ elektických
a tím každému vytírají zrak.
Prostě u generátorů zásadně neuvádí ani objem, hmotu či deformační dráhu. Nanejvýš tlak až 1 MPa ve fig.3. Pochopitelně bez deformace, tj. budící energie.
V botě je 1 MPa jen s mechanizmem po skoku z okna.
Vrcholné číslo je nabití 22uF na napětí 12 V po 1300 krocích.
Opět bez plochy, počtu vrstev deformace či ztracené energie. Největší papír měli 364 cm2.
Chodec tedy do kondenzátoru dodával výkon 1,3 uW.
Kolik cenných papírů a jak deformoval a jak dlouho by to přežívaly ví jen Allah.
Akbar.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
