Трибоэлектрический наногенератор сделал резиновую уточку умной

A. Chandrasekhar et al./ ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018
Корейские инженеры встроили трибоэлектрические наногенераторы, вырабатывающие ток за счет трения, в детские игрушки — получившиеся биосовместимые «умные» уточка и трещотка не требуют батареек и получают энергию за счет нажатия или взмаха, говорится в статье, опубликованной в ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Трибоэлектрические наногенераторы тока рассматривают как один из перспективных типов постоянных источников тока: в отличие от обычных батареек, они не требует регулярной замены, а кроме того, их можно сделать из материалов, безопасных для окружающей среды. Основаны такие устройства на использовании трибоэлектрического эффекта — появлении в материале электрического тока в результате трения. Пока такие электрогенераторы обладают слишком низкой мощностью для питания полноценных электронных устройств, поэтому в производстве и коммерческих устройствах не используются.
Инженеры под руководством Кима Сан-Чжэ (Sang-Jae Kim) из Национального университета Чеджу сделали первый шаг к коммерциализации автономных трибоэлектрических наногенераторов, использовав их для электропитания детских игрушек. Биосовместимые трибоэлектрогенераторы на основе полидиметилсилоксана с алюминиевыми электродами ученые встроили в два типа игрушек: в резиновых уточек и в хлопающие трещотки, — пластиковые лопасти в форме животных на палочке, которые хлопают, когда ими трясут. Эти генераторы использовались в качестве автономных биосовместимых источников тока, которые в ответ на внешнее воздействие питали встроенные в игрушки фотодиоды.
В хлопающей трещотке, при ее постоянном встряхивании с максимальной скоростью 1 метр в секунду удалось получить электрическое напряжение цепи короткого замыкания 30 вольт и ток 600 наноампер. Этого оказалось достаточно, чтобы при непрерывном встряхивании можно было питать светодиоды, расположенные в глазах игрушки. При этом ученые показали, что за 100 циклов работы такое устройство не теряет своих свойств.
Чтобы трибоэлектрические наногенераторы действительно можно было использовать в более сложных электронных устройствах, ученым необходимо добиться повышения их мощности. Например, недавно физики показали, что повысить максимальную мощность аналогичных трибоэлектрических устройств на основе полидиметилсилоксана можно с использованием мятой золотой пленки в качестве одного из электродов. А чтобы можно было растягивать устройства на основе трибоэлектрических наногенераторов в три раза, химики использовали в качестве электрода упругий полимер с проводящей жидкостью.
Александр Дубов