На встрече, в которой принимают участие тысячи ученых, представлено более 10 000 докладов о новых достижениях науки и других темах. Он проводится в конференц-центре Далласа и в местных отелях до четверга.
Чжун Линь Ван, доктор философии.D., и его команда, в том числе аспирант Лун Линь, представивший работу, решили изменить наш взгляд на механическую энергию.
Традиционные источники энергии до сих пор основывались на многовековой науке, которая требует разбросанных дорогостоящих электростанций и сети для распределения электроэнергии повсюду.
«Сегодня угольные, газовые и атомные электростанции используют генераторы электромагнитной индукции с турбинным приводом», – пояснил Ван. "В течение ста лет это был единственный способ преобразовать механическую энергию в электричество."
Но пару лет назад команда Вана из Технологического института Джорджии работала над миниатюрным генератором, основанным на энергетическом феномене, называемом пьезоэлектрическим эффектом, который представляет собой электричество, возникающее в результате давления.
Но, к их удивлению, он произвел больше мощности, чем ожидалось. Они исследовали причину выброса и обнаружили, что две полимерные поверхности в устройстве трутся друг о друга, создавая так называемый трибоэлектрический эффект – по сути, то, что большинство из нас знает как статическое электричество.
Основываясь на этом удачном открытии, Ван разработал первый трибоэлектрический наногенератор, или TENG."Он соединил вместе два листа разных материалов: один отдает электроны, а другой принимает их.
Когда листы соприкасаются, электроны текут от одного к другому. Когда листы разделены, между ними возникает напряжение.
С момента первой публикации его лаборатории о TENG в 2012 году они увеличили выходную плотность мощности в 100000 раз, при этом плотность выходной мощности достигла 300 Вт на квадратный метр. Теперь одним ударом ноги Ван может зажечь лист тысячей светодиодных лампочек.
Его группа внедрила TENG в стельки для обуви, свистки, ножные педали, коврики, рюкзаки и океанские буи для множества потенциальных применений. Эти устройства используют силу повседневного движения от минуты (подумайте, вибрации, трение, шаг) до глобального и бесконечного (волны). Эти движения производят механическую энергию, которая была вокруг нас все время, но ученые не знали, как преобразовать ее напрямую в полезную энергию устойчивым способом.
Ключом к огромному скачку производительности и будущим улучшениям является химия.
«Количество переносимого заряда зависит от свойств поверхности», – пояснил Ван. «Нанесение рисунков из наноматериалов на поверхности полимерных пленок увеличивает площадь контакта между листами и может в 1000 раз увеличить генерируемую мощность."
С этими улучшениями Ван сказал, что его группа сейчас работает над коммерциализацией продуктов для подзарядки сотовых телефонов и других мобильных устройств с помощью TENG.
В будущем он предвидит, что эти наногенераторы могут оказать гораздо большее влияние в гораздо большем масштабе. По его словам, исследователи могли бы использовать эту технологию, чтобы использовать бесконечную энергию океанских волн, капель дождя и ветра вокруг нас – с помощью крошечных генераторов, а не высоких турбин.
Ван выражает благодарность за финансирование от Национального научного фонда США.S.
Министерство энергетики, Национальный институт материалов Японии, Samsung и Китайская академия наук.
Чтобы посмотреть видео о работе команды, посетите http: // www.YouTube.com / watch?v = AVhJ4G-7na4.