Китайцы создали прозрачный и эластичный трибогенератор
Китайские ученые разработали прозрачный и крайне эластичный трибоэлектрический генератор, вырабатывающий электроэнергию от нажатий на него. Такой материал может использоваться для питания энергоэффективных носимых устройств. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Трибоэлектрические генераторы преобразуют энергию трения в электрическую энергию. Многие ученые и инженеры пытаются использовать их для извлечения энергии из человеческих движений. Однако все предыдущие разработки имели существенное ограничение из-за своей неэластичности.
Новая работа ученых основывалась на предыдущей, в которой они разработали похожий трибоэлектрический генератор. Он состоял из эластичных капсул, в которых находился проводящий раствор поваренной соли. В новой работе исследователи использовали аналогичную конструкцию. Проводящий раствор хлорида лития вместе с полиакриламидом образовывал ионный гидрогель и выступал в качестве электрода, который был присоединен к электрической цепи с помощью металлического провода. Гидрогель был заключен между двумя слоями прозрачного и проводящего эластомера.
Поскольку в гидрогеле находились свободно перемещающиеся ионы, то при поднесении к эластомеру какого-либо объекта с различной наэлектризованностью ионы гидрогеля перемещались к границе с эластомером, стремясь компенсировать разницу зарядов. Это вызывало движение электронов в металлическом проводе в ту или иную сторону, то есть электрический ток. С помощью специальной диодной схемы исследователи смогли создавать ток для питания различных устройств с помощью одного, а не двух электродов.
Новый генератор отличается от многих других своей чрезвычайной пластичностью и прозрачностью. Исследователи показали, что их материал может растягиваться более чем в десять раз, а также имеет прозрачность свыше 96 процентов.
Исследователи продемонстрировали работу нескольких устройств, питаемых с помощью нового генератора. К примеру, они присоединили его к небольшому жидкокристаллическому дисплею, который работает при прикосновении к нему пальцем. Пока такой генератор имеет невысокую плотность мощности — около 35 милливатт на квадратный метр. Исследователи считают, что после доработки и повышении мощности такой генератор можно будет использовать в качестве элементов носимых устройств или одежды.
В 2015 году был
небольшой трибоэлектрический генератор, способный трансформировать энергию движений запястья в электроэнергию, достаточную для работы часов. В конце прошлого года американские ученые с помощью ферроэллектрического генератора
клавиатуру и дисплей, заряжающиеся от прикосновений к ним, а недавно у того же материала
способность действовать противоположным образом: превращать электрическую энергию в механическую.
Григорий Копиев
Он пригодится на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов
Инженеры разработали концепцию робота для будущих миссий по изучению пещер на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов. Проект ReachBot описывает устройство с несколькими конечностями, которые способны раскладываться и дотягиваться до удаленных точек, на которых можно закрепиться с помощью захвата с металлическими шипами, сообщается в отчете NASA. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера С тех пор как орбитальные исследовательские аппараты подтвердили существование пещер под поверхностью Марса и Луны, ученые не перестают размышлять над их полноценным исследованием. Помимо ценной информации об истории формирования небесного тела, в пещерах, куда не проникают ультрафиолетовые солнечные лучи и космические заряженные частицы, могли бы сохраниться и следы внеземной жизни. До последнего времени все подвижные роботы, предназначенные для изучения других планет, разрабатывались с расчетом, что они будут передвигаться только по сравнительно ровной поверхности. Поэтому они имеют относительно простое четырех- или шестиколесное шасси, которое устойчиво и не требует много энергии, но, к сожалению, не позволяет передвигаться по крутым каменистым склонам и скалам, и потому не подходит для исследования пещер. Инженеры под руководством Марко Павоне (Marco Pavone) из Стэндфордского университета уже несколько лет работают над многоэтапным проектом ReachBot для NASA, развивающим концепцию робота, способного перемещаться по пещерам и скалам со сложным рельефом, недоступным для других видов роботов при разных уровнях гравитации. Его главная особенность заключается в необычном способе передвижения. Вместо колес или ног у него есть несколько гибких удлиняющихся конечностей, на конце которых располагаются захваты с множеством мелких металлических шипов, которые цепляются за малейшие неровности на каменной поверхности. Аналогичный способ удержания на вертикальных поверхностях применялся в прототипе робота-скалолаза LEMUR, разработанном Лабораторией реактивного движения NASA. За счет металлических шипов робот может удерживать свое положение, распределив свой вес между несколькими конечностями, пока подыскивает следующую точку опоры для одной из них. Ожидается, что ReachBot сможет передвигаться не только по стенам и потолку, но и по полу как обычный ходячий робот. Однако на данной стадии проектирования конкретной конструкции для конечностей еще нет. Разработчики оценили параметры робота для миссии по исследованию марсианской лавовой трубки с высотой от пола до потолка порядка 30 метров. Это должно быть устройство массой около 10 килограмм, с восемью конечностями, способными развертываться до 20 метров в длину, оборудованное камерами и лидаром для навигации и прокладывания маршрута, а также для картографирования окружения. На предыдущих этапах были разработаны алгоритмы движения робота на плоскости, а также построен примитивный прототип ReachBot. В качестве четырех конечностей на нем используются стальные измерительные рулетки, оснащенные механизмом поворота, который позволяет «наводить» их на объект. После чего другой механизм раскручивает рулетку, на конце которой расположен захват с металлическими шипами. Робот умеет определять положение предметов вокруг с помощью визуальных меток, дотягиваться до них конечностями, ухватываться с помощью захватов и подтягивать себя в нужном направлении. В будущем разработчики планируют построить версию, которая способна двигаться в трехмерном пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=Q6uvS_19OcA Существуют и другие концепции исследования инопланетных пещер, куда нет доступа колесных роботам. Одна из них предполагает использование нескольких четвероногих роботов Spot Mini. Каждый из членов группы будет отличаться от других, иметь свою роль и помогать другим.
