Трибоэлектрический эффект как физическое явление не обладает ярко выраженными признаками, что объясняется низкой плотностью образующихся при трении зарядов.
Наномембрану для носимых генераторов разработали исследователи из Японии
Кхаре и его команда с факультета нанотехнологий ИИТ Дели работали над получением электрической энергии из механических вибраций, которые могут быть потрачены впустую, с использованием трибоэлектрического эффекта. Группа подала индийский патент на различные аспекты использования сегнетоэлектрического полимера для сбора механической энергии, включая настоящее устройство. Министерство науки и технологий и Министерство электроники и информационных технологий поддержали исследовательскую работу в рамках проекта NNetRA.
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. 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.
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. Для более массивных оград тяжелых сварных или кованых решеток и т.
Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, поскольку поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха. Самолет в полёте «трётся» о воздух и накапливает трибоэлектрический заряд. В NASA есть «правило трибоэлектрификации», согласно которому они отменяют запуск ракеты, если предполагается, что ракета-носитель пройдет через определенные типы облаков. Статический разряд представляет особую опасность на элеваторах из-за опасности взрыва пыли. Возникающая искра способна воспламенить горючие пары, например бензин, пары эфира, а также газообразный метан. Для бестарных поставок топлива и заправки топливом самолетов заземляющее соединение выполняется между транспортным средством и приемным баком перед открытием баков. При заправке автомобилей на торговой станции прикосновение к металлу автомобиля перед открытием бензобака или прикосновение к форсунке может снизить риск статического воспламенения паров топлива.
Информация
- Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения
- Как работает трибоэлектрический кабель
- Наномембрану для носимых генераторов разработали исследователи из Японии | ИА Красная Весна
- Публикации
Учёные научились получать энергию из дождя
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. Но добавив полистирольную мембрану, ученые придали устройству способность собирать и "удерживать" заряд, благодаря чему его плотность сохраняется.
Наногенераторы обещают иметь малый вес, низкую стоимость, а также позволят выбирать для их создания те материалы, которые будут наиболее эффективно генерировать на низких частотах порядка 1-4 Гц. Более перспективной на данный момент считается схема с внешней накачкой заряда подобно индукционному генератору с внешним возбуждением , когда часть вырабатываемой энергии используется для поддержания процесса генерации и увеличения плотности рабочего заряда. По замыслу разработчиков, разделение емкостей генератора и внешнего конденсатора позволит возбуждать генерацию через внешние электроды без непосредственного воздействия на трибоэлектрический слой.
При рациональной конструкции модуля возбуждения заряда, накопленный в нем заряд может быть пополнен по обратной связи от самого ТЭНГ во время процесса разрядки. Таким образом и достигается самовозбуждение ТЭНГ. В ходе исследования ученые изучают влияние на эффективность генерации различных внешних факторов, таких как: тип и толщина диэлектрика, материал электродов, частота, влажность и т. На данном этапе трибоэлектрический слой ТЭНГ включает в себя полиимидную диэлектрическую пленку Каптон толщиной 5 мкм, а электроды делают из меди и алюминия. Нынешнее достижение заключается в том, что уже через 50 секунд, работая на частоте всего 1 Гц, заряд возбуждается достаточно эффективно, что дает надежду на создание в ближайшем будущем стабильных наногенераторов для широких применений. В структуре ТЭНГ с внешним возбуждением заряда разделение емкостей основного генератора и конденсатора выходной нагрузки достигается путем разделения трех контактов и применением пленок изолятора с разными диэлектрическими характеристиками, чтобы достичь относительно большого изменения емкостей. Сначала заряд от источника напряжения подается на основной ТЭНГ, на емкости которого напряжение наращивается пока устройство находится в контактном состоянии с максимальной емкостью. Как только два электрода разделяются, напряжение возрастает за счет уменьшения емкости, и заряд перетекает от основного конденсатора - к накопительному, пока не будет достигнуто состояние равновесия. При следующем контактном состоянии заряд возвращается к основному ТЭНГу и способствует генерации энергии, которой будет тем больше, чем выше диэлектрическая проницаемость пленки в основном конденсаторе.
Достижение уровня проектного напряжения осуществляется при помощи диодного умножителя. Андрей Повный, FB , ВК Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях.
Во время активной прогулки обувь генерирует достаточное количество энергии для зарядки телефона и других современных гаджетов. Встроенные в обувь генераторы помогут зарядить ваш гаджет 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.
По числу наиболее применяемых в системах охраны периметра по типам датчиков лидируют вибрационные извещатели, у которых в качестве чувствительного элемента далее ЧЭ используется виброчувствительный кабель. Последний позволяет преобразовывать механические колебания инженерных заграждений в электроимпульсы, необходимые для обработки в анализаторе, который принимает решения о формировании сигнала «тревога», как результате проникновения нарушителя. Опыт их применения показывает, что с данным типом извещателя связано и большое количество ложных сработок в системах охраны периметра. Самыми характерными проблемами, влияющими на качество работы данного типа извещателей являются: недостаточная техническая укреплённость инженерных ограждений ; погодно — климатические воздействия; производственные вибрационные и электромагнитные воздействия; воздействия, вызванные животными и птицами; воздействия растительности, ветвей деревьев. В данной публикации мы рассмотрим характерные проблемы вибрационных систем в контексте используемого в них кабельного чувствительного элемента, рассматривая особенности каждого типа ЧЭ. Главным свойством вибрационных извещателей, с кабельным чувствительным элементом, является то, что они конструктивно интегрированы соединены стяжками, вязальной проволокой, зажимами с телом ограждения. Генерируемые ими сигналы зависят как от физико — механических характеристик ограды материал, высота, жесткость и др. Большое значение имеет и правильный выбор проектировщиком, инсталлятором необходимого типа чувствительного сенсора и связанного с ним анализатора извещателя , в совокупности наиболее адекватно отвечающих имеющемуся ограждению и возможности используемого алгоритма обработки сигнала. Несомненно, работа таких вибрационных систем возможна при выполнении следующих условий: Механические свойства ограды должны обеспечивать распространение вибрационных колебаний; Инженерное заграждение должно быть однородным в пределах одной зоны охраны; Ограда не должна служить источником случайных вибраций, то есть сетчатая ограда должна быть туго натянутой; с ограды должны быть удалены все посторонние предметы, которые под действием ветра могут вызвать побочные вибрации. Очевидно, что высота ограды должна быть такой, чтобы ее невозможно было преодолеть нарушителем без соприкосновения. При попытке вторжения, нарушителем оказывается целый спектр воздействий на заграждение: толчки, глухие удары, сильные низкочастотные колебания при перелазе; щелчки или короткие удары — при перекусывании проволоки; характерные мощные сотрясения — если у ограды пытаются отогнуть прут решетки, оторвать доску от забора или перепилить её. Опыт инсталляций показывает, что ограждение должно задерживать нарушителя в момент его преодоления на время не менее 4-х и более секунд, необходимых извещателю для проведения анализа. Исключение составляют извещатели работающие на трибокабеле, которые фиксируют изгиб и работают в диапазоне от 0,2 до 2Hz. Характер возмущений вибраций различен, как и различны механические свойства оград. Для примера на фотографии изображены осциллограмма и спектрограмма вибраций, вызванных короткими ударами по секции сварной ограды, выполненной из металлопрофиля. Кабель работающий на трибоэффекте, требует обязательно наличия гибкого инженерного заграждения. На сварной решетки с толщиной прутка более 6мм, заборов из металлического профиля, заборов из «сэндвич» панелей, они не способны объективно выявлять нарушителя. Для крепления кабеля на заборе желательно применять не пластиковые стяжки хомутики , а вязальную оцинкованную проволоку, по причине не только плохой стойкости пластика к погодным условиям, но и того, что их легко разорвать перекусить , и тем самым снизить степень передачи колебаний от заграждения на ЧЭ. Трибоэлектрические сенсоры коаксиального типа. В большинстве вибрационных периметровых систем дальнего зарубежья используются специальные коаксиальные кабели с выраженным трибоэлектрическим эффектом. В качестве специально изготовляемых сенсоров ближнего зарубежья широко извесны марки КТМ — 1. Трибоэлектрические коаксиальные кабели позволяют защищать ограды из колючей проволоки, сварной легкой решетки или сетки типа «рабица». ЧЭ способны регистрировать попытки перелаза, перекуса и приподнятия сеточного полотна. Как правило, коаксиальный кабель применяют для типовых оград — легких металлических сеток или легких сварных проволочных решеток и так называемых «палисадных» европейских оград, выполненных из штампованных стальных тонкостенных оцинкованных элементов. У итальянской компания GPS Standard в системе WPS используется разновидность трибоэлектрического кабеля, в котором реализован принцип деформации натянутых проводников. Данный коаксиальный кабель с несущим стальным центральным проводом натягиваются в качестве козырька или полноростового забора вдоль периметра в несколько нитей, образуя тем самым дополнительный физический барьер. При попытке преодолеть его, нарушитель деформирует растягивает кабель, в котором и формируется электрический сигнал.
Ученые нашли в космосе электрическую луну
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. 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.
Ученые создали новую умную ткань. Она генерирует энергию, когда человек двигается. Читайте «Хайтек» в Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Nano Energy, ученые создали новую трибоэлектрическую ткань. Она генерирует энергию от движений тела, сохраняя при этом гибкость и воздухопроницаемость современной одежды. Пока технология может питать только светодиодные фонари и калькуляторы, но, как отмечают авторы разработки, это шаг в будущее, где одежда человека будет заряжать носимые устройства.
Небольшой заряд можно получить, просто стянув через голову шерстяной свитер — однако некоторые комбинации материалов во время трения обеспечивают генерацию сравнительно более сильных зарядов. Ученые объясняют физическую основу этого эффекта обменом электронами на молекулярном уровне. 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.
Обычно положительно заряжаются материалы с большей диэлектрической проницаемостью так называемое правило Коэна. Всеобъемлющая теория электризации пока не построена [2] , как правило Коэна, так и сам трибоэлектрический ряд являются эмпирическими закономерностями : существуют много различных рядов [3] , и даже относительное положение в ряду не всегда описывает ход процесса. Например, известно трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло- цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк, тем самым упорядоченность вообще отсутствует.
Учёные научились получать энергию из дождя
При сдавливании - поляризация появляется, но не проявляется из-за локального противостояния заряженных поверхностных структур. 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.
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. Для ее создания разработчики использовали промышленный ткацкий станок.
Получившийся генератор электричества компактен по размерам и почти не отличается по внешнему виду от обычной ткани. При этом небольшого фрагмента такого материала, закрепленного на руке пользователя, хватает для одновременной зарядки аккумулятора мобильного телефона и часов. Еще одна разработка этой же команды — биоразлагаемые источники энергии, которые предполагалось использовать в медицинских имплантатах. Как и в других случаях, здесь специалисты использовали трибоэлектрический эффект.
Для создания проекта, который получил название Cyber Vestis, использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье, коннекторы и гибкие аккумуляторы.
Для этого разработан прототип, который будет тщательно тестироваться", — отметил в беседе с газетой "Петербургский дневник" один из авторов разработки.
По замыслу разработчиков, разделение емкостей генератора и внешнего конденсатора позволит возбуждать генерацию через внешние электроды без непосредственного воздействия на трибоэлектрический слой. При рациональной конструкции модуля возбуждения заряда, накопленный в нем заряд может быть пополнен по обратной связи от самого ТЭНГ во время процесса разрядки. Таким образом и достигается самовозбуждение ТЭНГ. В ходе исследования ученые изучают влияние на эффективность генерации различных внешних факторов, таких как: тип и толщина диэлектрика, материал электродов, частота, влажность и т. На данном этапе трибоэлектрический слой ТЭНГ включает в себя полиимидную диэлектрическую пленку Каптон толщиной 5 мкм, а электроды делают из меди и алюминия. Нынешнее достижение заключается в том, что уже через 50 секунд, работая на частоте всего 1 Гц, заряд возбуждается достаточно эффективно, что дает надежду на создание в ближайшем будущем стабильных наногенераторов для широких применений. В структуре ТЭНГ с внешним возбуждением заряда разделение емкостей основного генератора и конденсатора выходной нагрузки достигается путем разделения трех контактов и применением пленок изолятора с разными диэлектрическими характеристиками, чтобы достичь относительно большого изменения емкостей. Сначала заряд от источника напряжения подается на основной ТЭНГ, на емкости которого напряжение наращивается пока устройство находится в контактном состоянии с максимальной емкостью.
Как только два электрода разделяются, напряжение возрастает за счет уменьшения емкости, и заряд перетекает от основного конденсатора - к накопительному, пока не будет достигнуто состояние равновесия. При следующем контактном состоянии заряд возвращается к основному ТЭНГу и способствует генерации энергии, которой будет тем больше, чем выше диэлектрическая проницаемость пленки в основном конденсаторе. Достижение уровня проектного напряжения осуществляется при помощи диодного умножителя. Андрей Повный, FB , ВК Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта! Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:.
Автономный кардиостимулятор проверили на свиньях
| Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию | Трибоэлектрический эффект заключается в возникновении статического заряда при трении различных материалов. |
| В Солнечной системе обнаружили электрическую луну | По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. |
'трибоэлектричество'
А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет. Ученые предложили новое устройство для генерации электроэнергии из океанских волн с помощью трибоэлектрического эффекта. Собственно, имеет место трибоэлектрический эффект, когда материалы накапливают заряд через контакт друг с другом. Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов.
Шум преампа. Формула Фрииса. Трибоэлектрический эффект
Работа инновационного наногенератора основана на трибоэлектрическом эффекте, то есть на возникновении электрического заряда от трения друг об друга двух разных по составу и. Трибоэлектрические периметральные средства обнаружения явно не исчерпали своих возможностей. явление, при котором электрический заряд накапливается в одном материале после того, как он отделился от другого материала. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта).
В Солнечной системе нашли электрическую луну
| Ученые научились получать электричество из человека | В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. |
| Трибоэлектрический эффект | Кроме того к трибоэлектрическому эффекту может приводить механическое удаление отдельных элементов поверхности пьезоэлектриков или пироэлектриков. |
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. Американские ученые выяснили, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения) провоцирует аномальную ориентацию больших дюн Титана.