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.