«Трибоэлектрический эффект — это давно известное явление, и в этом эффекте заряды генерируются, когда две поверхности находятся в трении. Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта). Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте.
Как работает трибоэлектрический кабель
Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте. Поскольку трибоэлектрический эффект в основном определяется электронными и электромеханическими свойствами поверхности полупроводника. Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения.
Трибоэлектрический генератор
Трибоэлектрический эффект – довольно интересное природное явление, заключающееся в том, что при трении двух материалов или веществ (например, с разной плотностью). трибоэлектрический эффект. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно знать о трибоэлектрическом эффекте, при котором электрические заряды в материале появляются из-за трения. Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте. «Трибоэлектрический эффект — это давно известное явление, и в этом эффекте заряды генерируются, когда две поверхности находятся в трении. именно трибовольтаического эффекта, эффекта трибоэлектрического поля и трибоэлектрический энергетический менеджмент. Они реализуют трибоэлектрические.
Новости отрасли
Новинка является практически универсальным источником энергии, поскольку может работать и днем, и ночью. Речь идет не о электростанциях, а о вставках такой текстильной продукции в обычную ткань. Производительность материала не слишком велика, но ее достаточно для снабжения энергией простых электронных устройств. За минуту этот клочок ткани заряжает конденсатор на 2 мФ напряжение — около 2В. По словам изобретателей, все это можно масштабировать. Производить электричество можно везде. Это может быть даже флаг, который постоянно развивается на ветру и получает большое количество солнечной энергии. Работать материал может и без солнца. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект возникает при контакте металлов и изоляторов вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов или возникающий заряд пренебрежимо мал.
Но существуют и исключения из этого правила например, шелк в паре со стеклом. Объяснения явления электризации в различных по структуре телах Трибоэлектрический эффект, возникающий в твердых телах, объясняется следующим образом. Носители заряда электроны согласно основному электрическому закону перемещаются от точек с более высоким потенциалом в сторону меньшего. У полупроводников и металлов эффект объясняется перемещением электронов от материала с меньшей степенью связи к тому предмету, в котором созданы условия для образования новых свободных частиц. Например, при трении диэлектриков они появляются за счет взаимного перемещения электронов и ионов. Значительный вклад вносит температурный фактор. Нагрев трущихся тел приводит к увеличению энергии элементов в пограничной зоне, за счет чего возникает дополнительный электрический потенциал. В ситуации с жидкими средами трибоэлектрический эффект объясняется образованием поверхностного заряда на границе раздела тел, находящихся в различных агрегатных состояниях. При трении водяных частиц о металлические стенки, в частности, электричество накапливается за счет разделения зарядов на поверхности стекания жидкости. Причина электризации на границе раздела двух жидких изоляторов — образование двойного слоя заряда на поверхностях сред с различной диэлектрической проницаемостью. Согласно правилу Коэна жидкая среда с меньшей диэлектрической константой приобретает отрицательный заряд, а с большим ее значением — положительный.
Это когда при соприкосновении и трении разных материалов возникает электрический заряд. Например, учёные разработали особую одежду, которая вырабатывает электричество во время движения человека. Также создаются специальные генераторы, которые преобразуют механические колебания, например от ветра или дождя, в электрический ток.
Солнечные панели смогут вырабатывать энергию даже в дождь благодаря наногенераторам TENG - «Новости Электроники» Добавлено: 19 августа 2021 Команда китайских инженеров разработала новую гибридную солнечную панель, которая также может собирать энергию от падающих капель дождя. В их технологии используется трибоэлектрический эффект, при котором определенные материалы производят электрический заряд от контакта с другими материалами. Команда китайских инженеров разработала новую гибридную солнечную панель, которая также может собирать энергию от падающих капель дождя. Трибоэлектрические наногенераторы TENG вырабатывают заряд благодаря силам трения: подобные устройства могут применяться, например, для сбора статического электричества с одежды, автомобильных колес или сенсорных экранов.
Трибоэлектрический генератор
Уровень энергии зависит от площади устройства и величины дождевых капель. Максимальная мощность — 200 Вт на квадратный метр. Такого ресурса хватит для питания трёх лампочек накаливания. Дождевые панели расширят возможности энергетиков: получать электричество можно будет в любой точке планеты, где идут дожди, независимо от близости к рекам.
Российскими учеными исследованы многочисленные способы его применения для: - получения источника рентгеновского излучения; - изменения свойства смесей под воздействием формовочных материалов; - создания внутритрубного датчика-расходомера; - создания прибора для сортировки стали; - очистки нефтепродуктов от загрязнений; - защиты металла от коррозии. Если говорить о коррозии, то в самом общем смысле это термодинамический процесс самопроизвольного разрушения металла при взаимодействии с окружающей средой.
Первопричиной коррозии является состояние неравновесия между металлом и окружающей средой — металлу выгоднее раствориться, чем удерживать строгую кристаллическую решетку. Он бы хотел «развалиться», а не держаться изо всех сил. Для того чтобы остановить коррозию необходимо помочь металлу — сделать так чтобы ему было удобнее находиться в нормальном состоянии. Для этого используют трибоэлектрические генераторы. Для защиты трубопроводов внутрь трубы устанавливают трибогенераторы-«ежики» рис.
При движении жидкости внутри трубы происходит ее трение об разветвленную поверхность «ежиков», за счет чего вырабатывается необходимое количество электроэнергии. Ее избыток отводится на «землю», тем самым балансируя происходящие термодинамические процессы и останавливая коррозию. За решеткой радиатора устанавливается трибоэлектрический генератор рис. Во время движения и стоянки автомобиля за счет трения о генератор частичек вещества, находящихся в воздухе, происходит выработка электроэнергии.
Вооружившись специальным наногенератором и игрушечной моделью Jeep, исследователи продемонстрировали как эта энергия может быть собрана и преобразована в электричество, усовершенствование, которое может обеспечить повышение эффективности топлива в полноразмерных автомобилях будущего. Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и колесами автомобиля. Трибоэлектрический эффект — это электрический заряд, который возникает в результате контакта или трения двух разнородных объектов.
Согласно заявлению Сюдонг Вана Xudong Wang , доцента материаловедения и инженерии в Университете штата Висконсин, на трение, создаваемое при контакте автомобильных шин о поверхность земли во время движения, приходится примерно 10 процентов использования автомобильного топлива. Для него и аспиранта Янхао Мао Yanchao Мао , это представилось большой возможностью для повышения эффективности, поэтому весь последний год они потратили на разработку устройства, которое поможет решить эту проблему.
При проектировании прокладки кабеля следует учитывать, что бетонные стены хорошо проводят вибрацию, ячеистая структура кирпичных её гасит. Следует заметить, что вибрация трибоэлектрического кабеля зависит от способа деформации, что в свою очередь определяется характером нарушения: высокие частоты — 50 — 800 Гц появляются в случае перекус и перепиливание прутков заграждения, дребезжание при перелазе по лестнице; средние частоты — 6 — 50 Гц - основные удары по ограждению при перелазе или разрушении; низкие частоты — 0,75 — 6 Гц — попытки деформации заграждения при его сминании или отгибании. Наши кабели показали, что они дают стабильный сигнал в диапазоне низких и средних частот, что является основным возможным элементом проникновения. Меньшие, но в заданных пределах, показатели на высоких частотах у кабеля КТМЭУ не критичны, так как перепил или перекус в конечном итоге приводит к обрыву ЧЭ, что, безусловно, должно регистрироваться блоком обработки сигналов БОС , и индицироваться как сигнал «Проникновение».
Существенное влияние на сигнал трибоэлектрического кабеля оказывают перепады температур, которые приводят к «плаванью» сигнала и даже генерации ложного при нагревании на солнце. Во многих системах охраны даже указано, что максимальная длина ЧЭ, на который воздействуют прямые солнечные лучи, не должна превышать 500м. Мы можем выпускать кабели в светлых цветах, при этом коэффициент отражения увеличивается более чем в 10 раз. К тому же, сам полиуретан имеет изначально светоотражательный глянец. Очевидно, что сигнал трибоэлектрического кабеля должен быть однороден и по его длине.
Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения
Ученые отмечает, что эта простая концепция демонстрирует новые, более эффективные способы сбора энергии в самых неблагоприятных погодных условиях. Полученная дополнительная электроэнергия относительно невелика, но она доказывает жизнеспособность подобных устройств и возможный потенциал дальнейших исследований. Хотя это не первый случай, когда TENG был включен в конструкцию солнечных панелей, китайские специалисты утверждают, что их девайс имеет более простую конструкцию, легче изготавливается и дешевле, чем предыдущие разработки. Читайте также: Созданы батареи на водных электролитах, заряжающиеся за 20 секунд Источник: newatlas.
Информация по разработке была опубликована в журнале Matter. Наногенератор состоит из двух кусков дерева с разными покрытиями, зажатых между двумя слоями электродов. Деревянные детали становятся электрически заряженными из-за периодических контактов и разделений при наступлении на них - явление, называемое трибоэлектрическим эффектом. Именно этот эффект, например, позволяет воздушному шару приобретать электрический заряд при трении о волосы.
Хотя этот наногенератор на данный момент является всего лишь прототипом, он все же дает понимание, как в будущем люди смогут приводить в действие устройства в своем доме, просто гуляя по комнате. Исследователи не сообщили, сколько это может стоить и когда технология может оказаться в широком доступе. В этом отношении особенно перспективны подходы, основанные на трибоэлектрических эффектах. Дерево - превосходный строительный материал, который высоко ценится за присущую ему экологичность, низкую стоимость и эстетическую ценность», - поясняют они.
Металл-металл при различной плотности структуры. Жидкий диэлектрик-металл. Твердый диэлектрик и его жидкий аналог. Из этих сочетаний становится понятным, почему цистерны бензовозов подлежат обязательному заземлению. При перевозке и тряске бензин электризуется о стенки емкости, что угрожает появлением разрядной искры и пожаром с угрозой взрыва. В случае плотного контакта двух диэлектриков, рассмотренных, например, в примере со стеклом и шелком они электризуются за счет поверхностной диффузии носителей заряда.
Причина эффекта — в неравномерном распределении этих частиц в поверхностном слое этих материалов. Такие явления характерны для тел с аморфной структурой, в которых отсутствует «классическая» кристаллическая решетка. В них атомы и электроны не локализованы и движутся неупорядоченно. По этой причине они распределяются внутри тела неравномерно и могут образовывать свободные заряды. При сохранении этих условий и появлении внешнего воздействия трения движение электронов становится направленным, что приводит к разделению зарядов.
В ходе эксперимента учёные соорудили флаг из кусочка материала размером со стандартный лист бумаги. Проехав на машине с опущенными окнами — цветастый флажок развевался на ветру, — они смогли получить значительное количество электроэнергии однако конкретных цифр исследователи в пресс-релизе не привели. Ранние тесты показали, что ткань выдерживает повторное использование, однако учёным ещё предстоит проверить её на прочность. Теперь они намерены разработать изоляцию, которая защитит электрические компоненты от влаги. Структура нового материала. Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом.
Трибоэлектрический эффект
Автомобили являются одним из наиболее революционных творений человечества. Но, как и с любым видом технологии, всегда есть место для совершенствования. Группа инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон Автомобили являются одним из наиболее революционных творений человечества. Группа инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон и их сотрудники из Китая разработали наногенератор, который собирает энергию от трения шин автомобиля. Вооружившись специальным наногенератором и игрушечной моделью Jeep, исследователи продемонстрировали как эта энергия может быть собрана и преобразована в электричество, усовершенствование, которое может обеспечить повышение эффективности топлива в полноразмерных автомобилях будущего.
Автомобили являются одним из наиболее революционных творений человечества.
Но, как и с любым видом технологии, всегда есть место для совершенствования. Группа инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон Автомобили являются одним из наиболее революционных творений человечества. Группа инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон и их сотрудники из Китая разработали наногенератор, который собирает энергию от трения шин автомобиля. Вооружившись специальным наногенератором и игрушечной моделью Jeep, исследователи продемонстрировали как эта энергия может быть собрана и преобразована в электричество, усовершенствование, которое может обеспечить повышение эффективности топлива в полноразмерных автомобилях будущего.
В начале ряда находятся условно «положительные» материалы, в конце — условно «отрицательные». Если взять два материала из этого ряда, и потереть их друг о друга, то тот материал который находится ближе к «положительной» стороне, зарядится положительно, а другой — отрицательно. Впервые трибоэлектрический ряд в 1757 году составил шведский физик Иоганн Карл Вильке. С физической точки зрения, положительно зарядится тот из двух трущихся друг о друга материалов, который отличается от другого большей диэлектрической проницаемостью. Эта эмпирическая закономерность называется правилом Коэна и относится главным образом к диэлектрикам. При трении друг о друга пары химически одинаковых диэлектриков положительный заряд получит более плотный из них.
У жидких диэлектриков положительно заряженным окажется вещество с большей диэлектрической проницаемостью или большим поверхностным натяжением. Металлы же при трении о поверхность диэлектрика могут электризоваться как положительно, так и отрицательно. Степень электризации трущихся друг о друга тел тем значительнее, чем обширнее площади их поверхностей. Пыль, трущаяся о поверхность тела, от которого она отделилась стекло, мрамор, снежная пыль и т. Когда порошок просеивают сквозь сито частички порошка также заряжаются. Объяснить трибоэлектрический эффект у твердых тел можно следующим образом. Носители заряда перемещаются с одного тела на другое. У полупроводников и металлов трибоэлектрический эффект обусловлен перемещением электронов от материала с меньшей работой выхода - к материалу у которого работа выхода больше.
Сегодня, когда на свободном рынке представлен широкий спектр приспособлений для разрезания полотна заграждения механическим путем или электрогазосваркой , особенно актуальным становится обнаружение проникновения путем перекуса.
Особенно это важно для объектов, на которых можно ожидать заранее подготовленное проникновение с преступными или террористическими намерениями, поскольку дыра в заграждении позволяет обеспечить быстрое перемещение грузов через защищаемый периметр. Для повышения качества высокочастотного сигнала, получаемого с ЧЭ, в СО необходимо наличие раздельных каналов для высоких и низких частот. Дополнительно, за счет обрезания высоких частот на входе низкочастотного канала, необходимо значительно повысить помехоустойчивость средства к наводкам, вызванным электросетью. Еще одним отрицательным моментом, обусловленным недостатком квалифицированного персонала в эксплуатирующих организациях на момент разработки большинства представленных на рынке средств, является примитивность их настройки по месту установки, сводящейся, как правило, к заданию одного параметра. Это ухудшает адаптируемость средства к особенностям климата и заграждения периметра, модели нарушителя и т. Современные средства, разработанные с использованием мощных микроконтроллеров, позволяют реализовывать эффективные многопараметрические алгоритмы обработки информации. Один из вариантов организации подбора параметров заключается в реализации в алгоритме работы средства элементов искусственного интеллекта нейронной сети с последующим обучением. Достоинства такого подхода не очевидны, поскольку для проверки нормальной работоспособности после очередного обучения вызванного срабатыванием средства требуется проверка функционирования средства на всех или большей части ранее обнаруженных попытках пересечения периметра. Это возможно, если входные сигналы, приведшие к генерации тревоги, хранятся в некоторой базе данных.
Ясно, что организовать подобную базу данных возможно при наличии высокоскоростного интерфейса передачи информации между средством и информационной системой, обслуживающей периметр. Один из вариантов борьбы с «перелазом» Кроме того, появится возможность шу-модиагностики заграждения, что позволит оптимизировать ремонтные и сезонные работы по обслуживанию периметра. В настоящее время на отечественном рынке систем безопасности средства защиты периметра подобного класса лишь проходят испытания. Да и компаний, анонсирующих новинку такого уровня, пока единицы. Другой вариант настройки многопараметрических алгоритмов работы средства связан с ручной настройкой параметров. Это приводит к тому, что процесс настройки становится скорее искусством, чем алгоритмом. От обслуживающего персонала здесь требуется четкое понимание связей между параметрами, их влияние на обнаружительную способность средства и его устойчивость к ложным срабатываниям. Подобную подготовку персонал должен проходить на предприятии-изготовителе средства.
Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности
Трибоэлектрический эффект заключается в возникновении статического заряда при трении различных материалов. На практике обычно стремятся исключить последствия трибоэлектрического эффекта и избавиться от контактного заряда. Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и. А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет.