Наногенератор из черного фосфора превратит движения тела в электричество

Vanderbilt University / YouTube
Ученые из Университета Вандербильта разработали генератор, который производит электрический ток из движений человеческого тела. В отличие от многих аналогичных систем, генератор позволяет вырабатывать энергию из движений небольшой частоты, характерных для повседневной жизни. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
Во время повседневной деятельности человек постоянно совершает различные движения. Многие ученые пытаются найти способы извлекать эту энергию и конвертировать в электрический ток. Как правило, для этого используются трибоэлектрические генераторы, которые вырабатывают ток за счет трения. Также есть прототипы генераторов, работающих за счет пьезоэлектрического эффекта, ферроэлекрические генераторы и другие. Проблема многих из низ заключается в том, что они требуют совершения движений с частотой в десятки и сотни герц, тогда как обычно частота движений человека составляет единицы герц и даже меньше.
Исследователи создали устройство, которое может сохранять генерацию в течение некоторого времени после нажатия, и таким образом требует движения с гораздо меньшей частотой, чем многие аналоги. Основу генератора составляют листы черного фосфора толщиной в несколько атомов с находящимися в них атомах натрия. Из листов сделаны два электрода, разделенные полимерной пленкой. Когда на устройство нажимают или сгибают, один электрод становится сжатым, а второй растянутым. Из-за этого между ними возникает разница потенциалов. Ионы натрия устремляются по направлению к растянутому электроду, и таким образом возникает электрический ток.
Ранее другие ученые уже представляли похожие разработки. К примеру, в 2017 году американские исследователи показали клавиатуру с ферроэлектрическим генератором, который вырабатывает достаточный для работы ток во время нажатия на клавиши. Также недавно китайские ученые показали дисплей, который вырабатывает для себя энергию во время прикосновений к нему. А финские исследователи смогли создать материал, который умеет вырабатывать электрический ток из трех источников: нажатий, света и тепла.
Григорий Копиев