Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. Исследователи полагают, что золото не является ключом к эффективности электрогенератора нового типа – в принципе, в трибоэлектрическом генераторе может работать любой металл.
Ученые научились получать электричество из человека
Новая модель сердечного водителя ритма работает с помощью трибоэлектрического эффекта. Принцип работы ткани основывается на трибоэлектрическом эффекте, известным по появлению статического электричества после соприкосновения определенных материалов. В сегодняшнем плане Curiosity попытается провести новый эксперимент, чтобы впервые на Марсе засвидетельствовать «трибоэлектрический эффект».
Наномембрану для носимых генераторов разработали исследователи из Японии
Благодаря трибоэлектрическому эффекту, материалы собирают заряд, образующийся в результате их соединения/разъединения, который затем передают через контакт. Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей. В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции.
Публикации
- Наномембрану для носимых генераторов разработали исследователи из Японии | ИА Красная Весна
- При каких условиях проявляется трибоэлектрический эффект
- Публикации
- Газета «Суть времени»
- Химия и химическая технология
- Новости по теме:
Трибоэлектричество
По их мнению, верхние слои атмосферы уже на высоте выше пяти километров от поверхности спутника вращаются в восточном направлении быстрее его нижележащих частей. Поэтому появляются редкие, но сильные нисходящие потоки. Достигая поверхности Титана, эти потоки вызывают ветра в направлении с востока на запад и метановые бури, которые перестраивают дюны. Титан, подобно Земле, имеет атмосферу и разнообразную поверхность, которая состоит из углеводородных гор, озер и морей.
Их покрыли микроскопическими желобами, которые по-особому реагируют на падающие капли, при этом нижний слой выступает в роли электрода как для TENG, так и для самих фотоэлементов. Читайте также: Разработана новая технология сверхбыстрой 3D-печати мебели видео Поскольку полимеры абсолютно прозрачны, солнечный свет без помех проходит сквозь них и попадает на фотоэлементы, которые вырабатывают дополнительную энергию от ударов дождевых капель. 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.
Всякий раз, когда устройство улавливает трение, оно заряжается, поэтому не нуждается в источнике питания. Устройство состоит из двух миниатюрных пластинок. Когда пластины соприкасаются друг с другом, высвобождается электрический заряд, который передается на неповрежденный нерв. Если травмированный палец касается чего-либо, датчик отслеживает давление и преобразует его в напряжение: слабое для легкого прикосновения и сильное для более значительного — точно так же, как и при нормальном осязании. Основой конструкции служат каптоновые полимерные полоски толщиной 125 мкм, обеспечивающие гибкость и прочность. На них напыляется слой титана толщиной 5 нм, а сверху — 100 нм золота. Животных разделили на три группы: контрольную, в которой никаких операций не проводилось, и две группы с удаленным участком большеберцового нерва. Тактильные ощущения исследовали с помощью проволочной сетки фон Фрея. Крыса стоит на сетке, а снизу на ее лапу оказывают давление с помощью специального наконечника.
Так что мы знаем на данный момент про трибоэлектричество? Трибология — наука, раздел физики, занимающийся исследованием и описанием контактного взаимодействия твёрдых деформируемых тел при их относительном перемещении. Областью трибологических исследований являются процессы трения, изнашивания и смазки.
Трибоэлектрический эффект очень непредсказуем, и можно сделать лишь широкие обобщения. Всеобъемлющая теория электризации пока не построена, но выявлено много эмпирических закономерностей. Правило Коэна: материал с более высокой диэлектрической постоянной получает положительный заряд.
Правило Коэна получило подтверждение более чем для 400 веществ.
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
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 2 В. 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. Основной результат трения — это увеличение площади фактического контакта, более частые контакты старых поверхностей и образование новых.
По предположению ученых, взаимное притяжение углеводородных частиц на Титане, вызванное трибоэлектрическим эффектом, значительно превышает таковое для песчинок на Земле. Титан, подобно Земле, имеет атмосферу и поверхность, состоящую из углеводородных гор, озер и морей.
Общая модель электронного облака-потенциальной ямы, предложенная Вангом для объяснения трибоэлектрификации и переноса и высвобождения заряда между двумя материалами, которые могут не иметь четко определенной структуры энергетических зон. Эта модель применима к общим материальным случаям. Статический заряд можно снимать с помощью статических разрядников или статических фитилей. НАСА следует тому, что они называют «Правилом трибоэлектрификации», согласно которому они отменяют запуск, если предполагается, что ракета-носитель пройдет через определенные типы облаков. Полет через облака высокого уровня может генерировать "P-статику" P для осадков , которая может создавать статическое электричество вокруг ракеты-носителя, которое будет мешать радиосигналам, передаваемым аппаратом или на него. Это может помешать передаче телеметрии на землю или, если возникнет необходимость, посылке сигнала на транспортное средство, особенно критических сигналов для системы прекращения полета. Когда трюм устанавливается в соответствии с правилом трибоэлектрификации, он остается до тех пор, пока космическое крыло и персонал наблюдателей, например, в разведывательных самолетах, не укажут, что небо чистое. Риски и Контрмеры Возгорание Эффект имеет большое промышленное значение как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения возможного повреждения промышленных товаров. Статический разряд представляет особую опасность в элеваторах из-за опасности взрыва пыли. Возникающая искра способна воспламенить воспламеняющиеся пары, например пары бензина , эфира , а также газ метан. Для бестарных поставок топлива и заправки топливом самолетов заземляющее соединение выполняется между транспортным средством и приемным баком до открытия баков. При заправке транспортных средств на торговой станции прикосновение к металлу автомобиля перед открытием бензобака или прикосновение к форсунке может снизить риск статического воспламенения паров топлива. На рабочем месте Средства должны быть обеспечены для снятия статического электричества с тележек, которые могут перевозить летучие жидкости, горючие газы или кислород в больницах. Даже при образовании небольшого заряда частицы пыли могут притягиваться к натираемой поверхности. В случае производства текстиля это может привести к образованию стойкого грязного пятна, когда ткань соприкасается с скоплениями пыли, удерживаемыми статическим зарядом. Привлечение пыли можно уменьшить, обработав изоляционные поверхности антистатическим чистящим средством.
Самозаряжающееся устройство состоит из суперконденсатора и трибоэлектрического наногенератора. Суперконденсатор отвечает за хранение энергии и представляет собой «сэндвич» из никель-ванадиевого катода, нанесенного на углеродную ткань, цинк-содержащего электролита и углеродного анода. Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов. Генератор состоит из никель-ванадиевого композита на углеродной ткани и полимерного слоя из полидиметилсилоксана.
Новости отрасли
Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения. Трибоэлектрический эффект* это, простыми словами говоря, возникновение электрических зарядов за счет трения. Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет. Трибоэлектрический эффект – довольно интересное природное явление, заключающееся в том, что при трении двух материалов или веществ (например, с разной плотностью).
В Солнечной системе нашли электрическую луну
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.
Внешняя поверхность цилиндра меньшего размера и внутренняя часть большего покрываются двумя разными материалами — искусственным мехом и фторированным этилен-пропиленом, аналогом тефлона. Меньший цилиндр свободно вращается внутри большого под действием морских волн, поверхности соприкасаются и создают статическое электричество, которое может быть собрано электродами. Он преобразует одно медленное колебание волны в несколько более мелких вращений для достижения большего трибоэлектрического эффекта. Таким образом, никогда не прекращающееся океанское волнение может стать источником энергии для различного исследовательского оборудования.
ТЭНГ представляет из себя сферу небольшого размера, энергии которой достаточно, чтобы зажечь небольшую светодиодную лампочку Команда ученых-исследователей провела несколько экспериментов, в ходе которых выяснилось, что если поместить сетку из 1000 сфер в океан, то сгенерированной энергии будет достаточно, для работы стандартной лампочки. Таким образом, сетка размером примерно 500 метров способна генерировать энергию для небольшого города. Ученые не хотят останавливаться на достигнутых результатах и планируют создать матрицу из генерирующих сфер, площадью примерно равную штату Джорджия. Читайте также: «Второе солнце Земли»: термоядерное будущее Китая и неограниченная энергия Обувь с портами для зарядки телефона В Китае, благодаря новой технологии ТЭНГ, уже продают воздушные фильтры с трибоэлектрическим питанием. Кроме того, в ближайшие два года планируется выпустить обувь с наногенераторами и портами для зарядки устройств. Во время активной прогулки обувь генерирует достаточное количество энергии для зарядки телефона и других современных гаджетов.
В 2012 году командой ученых был разработан первый трибоэлектрический наногенератор ТЭНГ. ТЭНГ имеет аналогичный принцип работы, что и статическое электричество: два противоположных по своей структуре материала обмениваются энергией и накапливают в себе противоположные заряды. Если прикрепить электроды и провода к таким противоположно заряженным структурам, то образовавшийся ток способен зарядить некоторые виды устройств. ТЭНГ представляет из себя сферу небольшого размера, энергии которой достаточно, чтобы зажечь небольшую светодиодную лампочку Команда ученых-исследователей провела несколько экспериментов, в ходе которых выяснилось, что если поместить сетку из 1000 сфер в океан, то сгенерированной энергии будет достаточно, для работы стандартной лампочки. Таким образом, сетка размером примерно 500 метров способна генерировать энергию для небольшого города.
Публикации
- Газета «Суть времени»
- Трибоэлектричество / Хабр
- Из Википедии — свободной энциклопедии
- Подписка на дайджест
- Трибоэлектрический эффект - Triboelectric effect
Обувь с портами для зарядки телефона
- ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
- 'трибоэлектричество'
- Новая ткань генерирует энергию от движений тела, но ее не отличить от обычной
- Читайте также
- Трибоэлектричество / Хабр
Справочник химика 21
| Новая ткань генерирует энергию от движений тела, но ее не отличить от обычной | Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. |
| Чжун Линь Ван: китайский ученый, совершивший прорыв в энергетике. Новости: 27 ноября 2023 | В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. |
| Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения | Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. |
Учёные научились получать энергию из дождя
Таким образом, механическая энергия преобразуется в электрическую, которая может быть использована для питания электронных устройств. Обычно заряд, накапливающийся на поверхности трибоэлектрика, постепенно теряется или рассеивается, снижая плотность поверхностного заряда и выходную мощность наногенератора. Однако в данном случае добавленная полистироловая мембрана собирает и удерживает заряд, сохраняя плотность поверхностного заряда AF-TENG. Исследователи использовали AF-TENG для питания 126 коммерческих светодиодов мощностью 0,06 Вт каждый, продемонстрировав практическую осуществимость создания наногенератора. Более того, устройство обладает гибкостью и воздухопроницаемостью, поскольку все компоненты состоят из волокнистых материалов. Эта технология показывает большой потенциал в сборе статического электричества с одежды.
Наука о трении включает в себя разделы физики, химии, механики и электродинамики.
Только в 80-х годах прошлого века утвердилось ее самостоятельное название — трибология. Слово «трибо» по-гречески означает «тереть». А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет. Я и сам хорошо помню, как в 9-ом классе в школе показывали опыт с шерстью и эбонитовой палочкой. Палочку натирали кусочком шерсти, подносили к маленьким обрывкам бумаги, и те, как будто под воздействием магии, притягивались к палочке! Этот опыт является забавным проявлением трибоэлектричества.
Научный журнал Nature опубликовал об этом эффекте статью еще в 1926 году, уже тогда утверждая, что «несмотря на большие усилия физиков данный предмет так и не прошел начальную стадию изучения». И это было справедливо до последнего времени. По сути, единственным всемирно известным применением трибоэлектрического эффекта является Ксерокс — копировальные машины, в которых чернильный порошок заряжается из-за трения при вращении барабана. Проблема в том, что научными методами оказалось сложно изучать этот простой феномен - опыты противоречат теориям, а теория не может объяснить то, что мы видим в реальности.
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. Команда ученых начала с преобразования дерева в наногенератор, вставив два куска функционализированной древесины между электродами. Это шаги, которые вызывают трибоэлектрический эффект, заставляя деревянные части электрически заряжаться. Во время трибоэлектрического эффекта электроны - субатомные частицы, переносящие электричество в твердых телах, - могут переходить от одного объекта к другому, генерируя электричество.
К счастью, ученые изучили проблему нехватки энергетических ресурсов и нашли, возможно, самый обильный и устойчивый источник возобновляемой энергии. Статическое электричество может стать спасением человечества от энергетического кризиса Как работает трибоэлектрический наногенератор? Еще в Древней Греции заметили, что если потереть кусочек янтаря о шерсть животного, то он начнет притягивать мелкие частицы и пыль. Именно оно вдохновило ученых на поиски способа сбора статической энергии из океана, воздуха и даже движения нашего тела. В 2012 году командой ученых был разработан первый трибоэлектрический наногенератор ТЭНГ.
Трибоэлектрический эффект
Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна). ЧЭ в виде специального трибоэлектрического кабеля прокладывается по вертикальной поверхности ЗГР в верхней части. Несмотря на многочисленные попытки включить трибоэлектрический эффект в современные технологии, ни одно изобретенное устройство массово не производилось и не поступало в. Американские ученые выяснили, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения) провоцирует аномальную ориентацию больших дюн Титана. Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. Трибоэлектрический эффект заключается в возникновении статического заряда при трении различных материалов.
Наногенератор получает энергию от трения колеса о землю
Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. Ученые предложили новое устройство для генерации электроэнергии из океанских волн с помощью трибоэлектрического эффекта. Использование трибоэлектрического эффекта в генераторах. Несмотря на многочисленные попытки включить трибоэлектрический эффект в современные технологии, ни одно изобретенное устройство массово не производилось и не поступало в. Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора.
Что лежит в основе трибоэлектрического эффекта?
Благодаря этим преимуществам трибоэлектрические наногенераторы применимы в самых разных сферах жизни. Эту технологию также можно использовать в датчиках автономного питания и для развития сенсорных технологий в целом. Поэтому в будущем трибоэлектрические наногенераторы найдут такую форму применения, о которой пока что мы даже и не слышали», — заключил г-н Ван.
Наилучшая конфигурация с электродами из композита из графитовой пены на полиимиде и алюминия обеспечивает напряжение выше 3,5 кВ с пиковой мощностью более 8 мВт. При испытании исследователи подключили полоску LIG к светодиодам, которые начинали светиться при ударах по устройству.
Больший кусок материала, встроенный в триггер, будет генерировать энергию от каждого движения человека, поскольку повторный контакт графенового композита с кожей создает ток для зарядки небольшого конденсатора. После прогулки на 1 км встроенный в обувь наногенератор смог накопить 0,22 мДж электрической энергии на конденсаторе.
Во время активной прогулки обувь генерирует достаточное количество энергии для зарядки телефона и других современных гаджетов.
Встроенные в обувь генераторы помогут зарядить ваш гаджет Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему официальному каналу на Яндекс. Дзен , где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники. Следует отметить, что у большинства новых технологий существует множество недостатков.
Как часто это и бывает, изобретенный источник энергии уже активно критикуется экологическими активистами ввиду отсутствия какой-либо информации о потенциальном вреде новейших генераторов для морской жизни. Кроме того, вопрос о том, возможно ли создать массовое производство сферических генераторов и применить их на практике, пока не имеет своего достойного ответа.
Самая высокая стоимость из всех кабельных сенсоров. Некоторая чувствительность к наводкам и помехам, на конце сенсорного кабеля устанавливается оконечный резистор номиналом 100kOм. Рекомендуемая длина одной зоны — не более 200 метров.
Волоконно — оптические сенсоры. Волоконно-оптические кабели, используемые обычно для передачи информации в телекоммуникациях, научились применять и в качестве вибрационного сенсора. Известно достаточно много производителей, которые используют в качестве сенсора оптический кабель, среди них и российская система «Ворон» и её прототипы Грифон, Грикон, и многие рубежные системы, например, IntelliField, канадской фирмы Senstar — Stellar, целая серия анализаторов американской компании Fiber Sen Sys, английской фирмы Remsdag, израильской компании Magal и др. Для анализа сигналов с сенсоре используется большое число разных принципов: метод регистрации межмодовой интерференции, принцип двухлучевой интерферометрии, эффект изменения распределения излучения по поперечному сечению при деформации волокна. Для примера на рисунке показано, что при воздействии на оптоволокно вибраций в точке А возникает сила F, которая приводит к деформации оптоволокна.
Луч 2, отразившись от стенки в точке А, падает на противоположную стенку под меньшим углом падения, что производит расщепление луча и его неполное отражение от противоположной стенки оптического стекла. Часть его энергии выходит за пределы волокна и теряется. В результате наблюдается ослабление выходного сигнала, что и фиксируется анализатором. Плюсы оптического сенсора — невосприимчивость к любым электромагнитным и радиочастотным помехам; возможность блокирования ограждений особо протяженных периметров. Достоинством является отсутствие излучений электромагнитной энергии от сенсора, что затрудняет обнаружение его с помощью поисковой техники, а также полная электробезопасность.
Волоконно — оптические сенсоры в виде плетеной сетки, применяют как сеточное заграждение для водной среды по защиты причалов, стоящих судов. Минусы оптического сенсора — определенная сложность процедуры сращивания при обрыве, хотя в последнее время появились технологии позволяющие проводить данную работу в полевых условиях без непосредственной сварки оптического волокна. Обеспечение блокирования в основном гибких заграждений. Электромагнитный сенсор. Первично конструкция электромагнитного сенсора была разработана и запатентована еще в середине 80 — х годов прошлого века фирмой Geoquip Великобритания и предназначалась для обнаружения вибраций заграждений созданных как из «мягких», так и «жестких» оград.
Эффективность этого сенсора подтверждена многими инсталляциями, как во всем мире, так и на Украине, невзирая на высокую стоимость кабеля английского производства. В сенсоре применен полимерный магнитопласт в виде сердечника круглого сечения, который подвергается намагничиванию в момент производства. Кабель содержит два подвижных проводника, расположенных во внутренних зазорах магнитопласта. Проводники обладают возможностью свободно передвигаться при внешних воздействиях в зазорах с магнитным полем. При перемещении или вибрациях кабеля в проводниках индуцируется напряжение ЭДС подобно тому, как это происходит в обычных электромагнитных микрофонах.
Поэтому данный сенсор специалисты по перимеру часто называют микрофонным кабелем, хотя существуют целый ряд специальных микрофонных кабелей, которые штатно применяются для передачи сигналов от микрофонов к усилителям звуковых сигналов. Оконечные сопротивления для такого сенсора не превышают нескольких kOm и соответственно, кабель маловосприимчив к внешним наводкам. Историческим примером, с более 20 летней историей, является электромагнитный сенсор GW400k серии Guardwire, выпускаемый компанией Geoquip Великобритания. Он применяется для блокирования оград из металлической сетки, тонкой сварной решетки, колючей проволоки, деревянных оград.