Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет. В 2012-м выяснили, что трибоэлектрический эффект может делать то же самое, и такое устройство намного эффективнее и намного дешевле. Новая модель сердечного водителя ритма работает с помощью трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект. Поиск. Смотреть позже.
Чжун Линь Ван: китайский ученый, совершивший прорыв в энергетике
Прокомментировать 15 Объединенная команда ученых из Технологического института Джорджии США и Чунцинского университета Китай разработала новый тип таканого материала, который способен вырабатывать энергию, преобразуя в электричество солнечный свет и энергию ветра. Эта ткань сплетена из волокон фоточувствительного материала, медных электродов малой толщины и волокон полимера, которые производит электричество благодаря трибоэлектрическому эффекту. Таким образом, эта ткань способна преобразовывать механическую энергию в электричество. Толщина гибридного материала составляет всего 0,32 миллиметра. Он легкий, гибкий, пропускает воздух. По словам разработчиков, основные компоненты недорогие. Такая ткань может быть частью элементов одежды, вставки из нее можно использовать в производстве палаток или штор, занавесок, превращая все это в источник электричества. 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.
Это то, что отвечает за статический заряд, который возникает, когда вы расчесываете волосы. В этом конкретном устройстве, тонкий слой пористого губчатого материала втиснут между парой полос 38 на 76 мм, сделанных из двух разных полимеров. Обе полоски покрыты проводящими чернилами, а губка создает между ними воздушный зазор. Все это заклеено водонепроницаемой лентой. Когда разработанный TENG изгибается вперед и назад даже при относительно слабом подводном течении, две полимерные полоски тискаются благодаря губке, периодически входя и выходя из контакта друг с другом, создавая при этом электрический ток.
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. Особенно рады такому источнику энергии могут быть туристы, военные, любители охоты и рыбалки. Материал можно складывать и гнуть, как угодно. Он работает по-прежнему хорошо даже после 500 сгибаний. Выработка электричества прекращается, если материал намокает, но, если его высушить, генерация возобновляется. Цонг Лин Ванг с коллегами уже несколько лет подряд работают над созданием портативного источника электричества, основой которых являются системы преобразования механической энергию в электрическую. Одним из прототипов текущей системы был генерирующий энергию флаг.
Ранние эксперименты с электричеством эпохи античности , такие, как опыты Фалеса с янтарными палочками, были связаны с трибоэлектрическим эффектом [1] , само слово « электричество » было образовано в связи с этими опытами от греческого названия янтаря др. Материалы, проявляющие трибоэлектрический эффект, принято располагать в трибоэлектрический ряд, один конец которого является положительным, а другой — отрицательным. При трении пары материалов из ряда, материал, расположенный ближе к положительному концу ряда, зарядится положительно, а другой — отрицательно. Первый трибоэлектрический ряд был опубликован И.
Падающий снег научились превращать в электричество
Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна). Трибоэлектрический наногенератор, использующий эффект Бернулли для поглощения энергии ветра, Cell Reports Physical Science, онлайн 23 сентября 2020 г.; DOI: 10.1016. Использование трибоэлектрического эффекта в генераторах. Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта).
Трибоэлектрический эффект - Triboelectric effect
| Трибоэлектричество | Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. |
| Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии | Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения. |
| Трибоэлектрический эффект пригоден для получения энергии от морских волн | Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна). |
Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности
Зная это, учёные взяли слой силикона и соединили его со слоем электропроводного пластика для сбора заряда после того, как снег коснётся поверхности. Исследователи считают, что их устройство можно применять для питания портативных метеостанций или носимых гаджетов. Также разработку можно интегрировать в солнечные панели, чтобы они оставались эффективными во время снежных бурь.
Суперконденсатор и наногенератор прибора соединены с помощью выпрямителя, который преобразует переменный ток в постоянный. За счет своей гибкости и легкого веса, наногенератор можно закрепить на теле, а суперконденсатор надеть на запястье как браслет под электронный часы. Наногенератор генерирует биомеханическую энергию при контакте с телом и передает ее на конденсатор, обеспечивая непрерывную подзарядку часов. Впервые трибоэлектрический эффект описал древнегреческий философ и математик Фалес Милетский в ходе опытов с янтарными палочками.
Теперь ученые разработали многослойный ТЭНГ из волокон, изготовленных методом электроспининга, серебряных нанопроволок и слоя полистирола для хранения заряда, который не только обладает высокими электрическими характеристиками, но и удобен в носке. Трибоэлектрический эффект - это явление, при котором на двух разнородных материалах образуется заряд, когда материалы раздвигаются после контакта друг с другом. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. Компактность ТЭНГов позволяет применять их в качестве носимых устройств, которые могут использовать движение тела для питания электроники. Волокна, изготавливаемые методом электроспининга, являются многообещающим кандидатом, поскольку они легкие, прочные и обладают желаемыми электрическими свойствами. Электроспининг - это метод, при котором растворы полимеров вытягиваются в волокна с помощью электрического заряда.
Один из них представляет собой разновидность нейлона, а другой называется поливинилиденфторидом ПВДФ. Оба слоя покрыты серебряными нанопроводами, которые дополнительно усилены электропряденым полистиролом. При ношении ткани механическая энергия движения тела при ходьбе или беге преобразуется в электрическую, которую можно использовать для питания электронных устройств. При этом, ученым, которые разработали новую трибоэлектрическую ткань удалось сделать ее использование более комфортным, сделав ее гибкой и воздухопроницаемой. Ее практически не отличить от обычной.
НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ
Сера, осажденная на алюминий, была поляризована приложенным полем. Повторное освещение дало скрытое изображение , которое было проявлено с использованием трибоэлектрического эффекта, перенесено на бумагу и зафиксировано на ней плавлением нанесенных частиц битума. Эти методы могут быть использованы для исследования гидродинамики потоков в пневмотранспортных установках , смесителях, аппаратах с псевдоожиженным слоем и циклонах. Наиболее изучены эти процессы при движении закрученного двухфазного газ — твердые частицы потока в циклоне [41]. Укрупнившиеся частицы загрязнений под действием гравитационных и инерционных сил выпадают в отстойник. Коэффи1Д1ент отсева загрязнений при совместном использовании циклонного трибоэлектрического эффектов повышается [c. Возникновение электрического заряда при трении различных тел в данном случае сита и материала носит название трибоэлектрического эффекта.
Искры Поскольку поверхность материала теперь электрически заряжена, отрицательно или положительно, любой контакт с незаряженным проводящим объектом или с объектом, имеющим существенно другой заряд, может вызвать электрический разряд накопленное статическое электричество : искра. Человек, просто идущий по ковру, снимая нейлоновую рубашку или трясь об автокресло, также может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более. Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, потому что поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха. Это не тот случай, когда емкость одного из объектов очень велика.
Механизм трибоэлектрификации Потенциал межатомного взаимодействия может применяться для понимания взаимодействий между атомами. Когда два атома находятся в положениях равновесия с равновесным межатомным расстоянием, электронные облака или волновые функции частично перекрываются. С одной стороны, если два атома приближаются друг к другу под воздействием внешней силы, межатомное расстояние становится короче, чем равновесное расстояние, два атома, таким образом, отталкиваются друг от друга из-за увеличения перекрытия электронного облака. Именно в этой области происходит перенос электрона. С другой стороны, если два атома отделены друг от друга, чтобы иметь большее межатомное расстояние, чем равновесное расстояние, они будут притягиваться друг к другу из-за дальнодействующего Ван-дер-Ваальсова взаимодействия. Потенциал межатомного взаимодействия между двумя атомами для понимания переноса электронов как сокращения длины связи под действием внешней силы. Для трибоэлектрификации был предложен механизм переноса заряда атомного масштаба общая модель электронного облака-потенциала. Во-первых, до контакта двух материалов в атомном масштабе не существует перекрытия между их электронными облаками и существует сила притяжения. Электроны настолько тесно связаны на определенных орбитах, что не могут свободно улететь. Затем, когда два атома в двух материалах приближаются к контакту, между ними образуется ионная или ковалентная связь за счет перекрытия электронного облака.
Внешняя сила может еще больше уменьшить межатомное расстояние длину связи , а сильное перекрытие электронного облака вызывает падение энергетического барьера между ними, что приводит к переносу электронов, который является процессом трибоэлектрификации. Как только два атома разделены, перенесенные электроны останутся, потому что электронам требуется энергия, чтобы передать их обратно, образуя электростатические заряды на поверхностях материалов.
Структура нового материала. Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом. Он является одним из видов так называемой «контактной электрификации», когда одно тело, имеющее заряд, электризует другое, передавая ему это заряд.
К примеру, янтарь или эбонит может получить электрический заряд при непосредственном контакте трении с шерстью. Подобные процессы происходят при взаимодействии стекла и шёлка, резины и меха, целлофана и поливинилхлорида. Сила проявления этого эффекта зависит не только от состава самих материалов, но, в некоторой степени, и от воздействия на них внешних факторов: влажности среды, окружающей температуры, шероховатости поверхностей соприкасающихся веществ и т.
Профессор Ван убежден: сегодня крайне важно объединять усилия ученых из разных стран, развивать международное сотрудничество, в том числе по продвижению его разработки: «Наука не имеет границ, тот же ТЭНГ принадлежит человечеству. Уверен, что при взаимодействии с иностранными коллегами мы могли бы более эффективно продвигаться к коммерческому эффекту и сделать так, чтобы ТЭНГ был полезен для общества. Это возможно только при широком сотрудничестве со всеми странами». Разработка, которая изменит мир В октябре 2023 года профессор Ван побывал в Москве — в рамках форума «Российская энергетическая неделя» он получил премию «Глобальная энергия». Она присуждена в номинации «Нетрадиционная энергетика» за изобретение трибоэлектрических наногенераторов как новой энергетической технологии для автономных систем, Интернета вещей, робототехники, искусственного интеллекта и крупномасштабного сбора «голубой энергии».
Наше изобретение направлено на то, чтобы перераспределять энергию наиболее эффективным образом. ТЭНГ позволяет конвертировать механическую энергию соответствующим образом. За счет этого можно увеличить эффективность ее использования. Создание трибоэлектрического наногенератора — величайший прорыв. Благодаря ТЭНГ мы можем получать энергию тогда, когда нам это нужно, и там, где это нужно, в гармонии с биологическими системами, не оказывая негативное влияние на окружающую среду. Речь идет об энергии, которая генерируется по мере того, как мы двигаемся — ходим, говорим и так далее. Наше изобретение применимо для защиты окружающей среды, в медицине, в сфере взаимодействия человека и машины и во многих других случаях. Но, что наиболее важно, мы намерены расширять использование ТЭНГ для сбора так называемой «голубой энергии».
Возможно, в будущем наша разработка позволит совершить энергетический прорыв и заменить ископаемые источники энергии более зелеными. А также сделать прорыв в сфере сенсорных технологий, который позволит развивать не только Интернет вещей, робототехнику, но и целые умные города. Мне очень приятно, что данная разработка получила столь высокое признание, это важно не только для меня, но и для всей нашей команды, — говорит Чжун Линь Ван.
Создано устройство, восстанавливающее тактильные ощущения
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. При трении диэлектрика о металл, трибоэлектрическая электризация возникает благодаря переходу электронов с металла к диэлектрику. При взаимном трении пары диэлектриков явление возникает из-за взаимного проникновения соответствующих ионов и электронов. Значительный вклад в выраженность трибоэлектрического эффекта может внести различная степень разогревания тел в процессе их трения друг о друга, поскольку этот факт вызывает перемещение носителей с локальных неоднородностей более разогретого вещества - "истинное" трибоэлектричество.
Кроме того к трибоэлектрическому эффекту может приводить механическое удаление отдельных элементов поверхности пьезоэлектриков или пироэлектриков. Применительно к жидкостям проявление трибоэлектрического эффекта связано с возникновением двойных электрических слоев на поверхности раздела двух жидких сред или на границе жидкости и твердого тела. При трении жидкостей о металлы при течении или разбрызгивании от удара , трибоэлектричество возникает за счет разделения зарядов на границе между металлом и жидкостью. Электризация трением двух жидких диэлектриков имеет своей причиной наличие двойных электрических слоев на поверхности раздела жидкостей, диэлектрические проницаемости которых различны.
Электропрядные волокна имеют большой потенциал в носимых устройствах, поскольку они прочны, мало весят и обладают полезными электрическими свойствами. Исследователи попытались улучшить эти свойства с помощью электропрядных волокон, которые могут повысить электростатический потенциал и способность материала к захвату заряда.
Инфографика, показывающая, как слои новой мембраны комбинируются с более традиционными технологиями. Один из них представляет собой разновидность нейлона, а другой называется поливинилиденфторид PVDF. Эти два слоя покрыты серебряными нанопроволоками, которые дополнительно усилены электропряденым полистиролом, помещенным между трибоэлектрической мембраной. Во время использования новой мембраны механическое движение тела при ходьбе или беге заставляет трибоэлектрические слои набирать заряд. В большинстве устройств на основе трибоэлектрических слоев материал быстро теряет заряд, что снижает производительность наногенератора.
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. При растяжении или сжатии устройства при контакте с кожей происходит перераспределение зарядов между слоями и появление электрического тока. Суперконденсатор и наногенератор прибора соединены с помощью выпрямителя, который преобразует переменный ток в постоянный.
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.
Учёные научились получать энергию из дождя
Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в полезную электрическую энергию. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения.
'трибоэлектричество'
В основе работы этого генератора лежит трибоэлектрический эффект, который позволяет получить электрический ток в момент соприкосновения или разделения двух разных материалов. Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения. Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. Несмотря на многочисленные попытки включить трибоэлектрический эффект в современные технологии, ни одно изобретенное устройство массово не производилось и не поступало в.
Трибоэлектричество
в этом материале. * Трибоэлектрический эффект — это тип контакта, при котором под воздействием трения вырабатывается электричество. Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. в этом материале. * Трибоэлектрический эффект — это тип контакта, при котором под воздействием трения вырабатывается электричество. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения.
Ученые нашли самый обильный источник возобновляемой энергии
При сдвиге поверхностей релаксация зарядов и обратныйперенос не успевает происходить при снятии нагрузок с трущихся выступов поверхностей, также мощность воздействия увеличивается относительно сдавливаемых поверхностей, за счет динамических, то есть ударных нагрузок между микровыступами. Дополнительно нужно отметить, что видимое искрообразование происходит между тыльными частями трущихся поверхностей, то есть за счёт инверсных зарядов, а не зарядов формируемых в зонах трения. К сожалению я никогда не экспериментировал в этой области физики настоящим образом, но всегда считал эту тему интересной. Из-за того, что механическое ударное воздействие переходит в электрическую энергию с достаточно высоким КПД, нас ожидают открытия новых трущихся пар, которые могут привести к созданию новых технических изделий, использующих этот эффект.
В этом случае трибоэлектрический кабель выступает в роли трибоэлектрического датчика. Для повышения надежности охраны кабели могут монтироваться на ограждении в несколько рядов, располагаться «змейкой». Длина охраняемого участка — до 500 м. При наложении на кабель оплетки из металлической ленты и заполнении гидрофобом, его можно прокладывать в грунте для предотвращения проникновения через подкоп. Трибоэлектрические кабели используются в современных охранных системах: «Гюрза», «Лиана», «Микрос 102», «Годограф», «Багульник», «Тополь», «Мурена» и других.
При этом у каждой системы свои особенности применения трибоэлектрического кабеля, свой алгоритм обработки сигнала. Мы постарались создать трибоэлектрический датчик, отвечающий запросам многих систем охраны периметра, а также учесть особенности эксплуатации их в различных охранных системах. В случае применения двух а иногда и трёх зонной защиты, один из чувствительных элементов ЧЭ проложен по полотну заграждения, а второй или третий — по спирали армированной колючей ленты АКЛ. В этом случае особую роль играет чувствительность кабеля на АКЛ: для нейтрализации ложного сигнала из-за, к примеру, воздействия ветра на гибкую проволоку, и её, соответственно, отклонение и деформацию, приходится увеличивать зону нечувствительности.
В экваториальной части Титана находятся дюны, ориентированные против направления движения преобладающих в регионе приповерхностных ветров. Такая геометрия холмов, как полагают ученые, связана с трибоэлектрическим эффектом — возникновением электрических сил притяжения между трущимися друг о друга углеводородными частицами, образующими дюны. Сильные ветры, по оценкам ученых, не позволяют значительно изменить геометрию крупных дюн, в отличие от малых. Ученые полагают, что взаимное притяжение углеводородных частиц на Титане, обусловленное трибоэлектрическим эффектом, на порядок превышает таковое для песчинок на Земле.
Материал можно складывать и гнуть, как угодно. Он работает по-прежнему хорошо даже после 500 сгибаний. Выработка электричества прекращается, если материал намокает, но, если его высушить, генерация возобновляется. Цонг Лин Ванг с коллегами уже несколько лет подряд работают над созданием портативного источника электричества, основой которых являются системы преобразования механической энергию в электрическую. Одним из прототипов текущей системы был генерирующий энергию флаг. Его подвешивали на шар, наполненный гелием. Ветер развевал флаг, благодаря трению вырабатывалось электричество. Такие системы, по мнению разработчиков, могут использоваться повсеместно. Волокна ткани флага были очень широкими, как и говорилось выше, это один из первых прототипов генераторов электричества такого типа. Новая ткань гораздо более качественная, она соткана из волокон гораздо меньшего размера, чем в случае флага.
Ученые научились получать электричество из человека
| Трибоэлектричество | Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. |
| Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии | Вода и пластик, оказывается, способны использовать трибоэлектрический эффект не хуже, чем две твёрдые поверхности, — и при любой влажности воздуха. |
| Чжунлинь Ван: Трибоэлектрические наногенераторы позволят выпускать самозаряжающиеся смартфоны | Несмотря на многочисленные попытки включить трибоэлектрический эффект в современные технологии, ни одно изобретенное устройство массово не производилось и не поступало в. |
Наномембрану для носимых генераторов разработали исследователи из Японии
| Гибридная ткань преобразует в электричество солнечный свет и механическую энергию | В основе работы нового материала лежит трибоэлектрический эффект, который известен по появлению статического электричества после соприкосновения определенных материалов. |
| В Солнечной системе нашли электрическую луну - Новости | Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. |
| Трибоэлектрический эффект пригоден для получения энергии от морских волн | В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. |
| Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения | Трибоэлектрический эффект — это электрическое явление, которое заключается в переносе электрических зарядов и, следовательно, в генерации напряжения между различными. |
| Что лежит в основе трибоэлектрического эффекта? | Трибоэлектрической эффект обусловлен трением между проводником и изолятором, вследствие чего возникает электрический заряд. |
Иностранные новости.
Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта). С помощью трибоэлектрического эффекта солнечная панель производит энергию от движения капель дождя по своей поверхности. Трибоэлектрический кабель использует трибоэлектрический эффект – генерацию сигнала в случае его деформации.