Električna energija iz vašeg tijela
Listovi napravljeni od materijala koji proizvodi napon kada ga se savija mogli bi generirati električnu energiju iz pokreta ljudskog tijela. Prethodni materijali su bili ili previše kruti ili previše neučinkoviti da bi bili praktični kao savitljivi generatori električne energije. Sada su dva istraživačka tima riješila problem korištenjem drugačijih pristupa. Materijali bi mogli omogućavati da medicinski implantati u budućnosti sakupljaju vlastitu električnu energiju, pomoću pulsiranja arterija, na primjer.
Yi Qi i Michael McAlpine sa sveučilišta Princeton razvili su način da omekšaju obično nefleksibilan kristal olovo-cirkonat-titanat (PZT), koji je jedan od najučinkovitijih poznatih piezoelektričnih materijala. "Ljudi su mislili da je to kristal; nikad nisu razmišljali da li bi ga mogli učiniti fleksibilnim," kaže McAlpine. No obojica su otkrila da kada se vrlo tanak sloj keramike uzgoji na čvrstom supstratu i izreže u vrpce debljine oko 5 mikrometara, dobiveni materijal se može savijati.
Te "nanovrpce" su poput vlaknastih optičkih kabela napravljenih uz uporabu stakla, kaže McAlpine. S obzirom da su duge i tanke, one se i dalje mogu savijati unatoč tome što su načinjene od materijala koji je u većim količinama krut. Vrpce su pričvršćene za vodljivu silikonsku gumu kako bi se proizveo fleksibilni list koji pretvara kretanje u električnu energiju i to upola dobro kao tradicionalni, kruti PZT.
Nasuprot tome, Chieh Chang i Liwei Lin s Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu su stvorili vlakna od piezoelektričnog polimera nazvanog PVDF. Polimer se obično izrađuje u listovima, ali istraživači su ga uspjeli pretvoriti u vlakna provlačenjem rastaljenog materijala kroz mlaznicu pomoću električnog polja. Ova tehnika obično rezultira s vlaknom iznutra uz nasumično orijentirana polja naboja koja su odgovorna za korisna svojstva materijala, što vodi do toga da se njihove izlazne vrijednosti međusobno poništavaju.
Kada je testirano više od 40 uzoraka, vlakna su se pokazala sposobnima za pretvaranje 12,5 posto mehaničke energije koja se koristila za njihovu deformaciju u električnu energiju. Neka su uspjela vratiti i 20 posto. Lin kaže da ih to čini konkurencijom konvencionalnom filmu od krutog PZT-a. "Uporaba savitljivih materijala otvorit će novo polje mehaničkog sakupljanja energije," kaže Xudong Wang sa Sveučilišta Wisconsin u Madisonu, koji kaže da se "suvišne" pokrete često zanemaruje kao izvor energije.
McAlpine kaže da bi se fleksibilni piezo materijali bilo koje vrste mogli koristiti za izradu generatora napajanih pokretima, kako bi se produljio vijek trajanja baterija u medicinskim uređajima poput pacemakera. "Mogli biste čak i eliminirati bateriju u potpunosti." kaže on. » Potraži više...