تولید برق از طریق کنترل نیروی اصطکاک بین سطوح پلیمرهای شفاف

پژوهشگران روش جدیدی برای تولید جریان الکتریسیته از حرکت‌های محیط ما ارائه کرده‌اند. برای مثال زمانی که دو لاستیک با هم تماس می‌گیرند، جریان الکتریکی بسیار کمی تولید می‌شود که می‌توان آن را به‌ صورت کنترل شده‌ای استخراج کرد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، با استفاده از مواد پلیمری انعطاف‌پذیر که به آنها مولد‌های تریبوالکتریک گفته می‌شود، می‌توان از حرکت‌هایی نظیر راه رفتن، جریان الکتریکی متناوب گرفت.

مولدهای تریبوالکتریک می‌توانند مکملی برای نانومولدهایی که با اثر پیزوالکتریک جریان تولید می‌کنند، به‌ عنوان منبع تولید الکتریسیته، عمل کنند. این دسته از مواد را می‌توان از نانوسیم‌های اکسید روی تولید کرد که در نهایت محصولی شفاف ایجاد می‌شود. حسگرهای تولید شده با این فناوری می‌تواند جایگزین فناوری‌های فعلی به‌ کار رفته در نمایشگرها باشد.

«ژونگ لین وانگ» از پژوهشگران این پروژه می‌گوید: مکانیسمی که با استفاده از آن جریان الکتریکی تولید می‌شود، برای پژوهشگران شناخته شده است. چیزی که ما دریافتیم این بود که با استفاده از نانوشکاف می‌توان افت ولتاژ، ایجاد و در نهایت جریان الکتریکی تولید کرد. بنابراین حرکت‌های تصادفی اطراف ما می‌تواند به جریان الکتریکی تبدیل شود.

در صورتی که یک ورقه پلی استر روی یک ورقه پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان کشیده شود، مولد تریبو الکتریک عمل می‌کند. پلی‌استر تمایل به اهدای الکترون دارد، در حالی که پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان گیرنده الکترون است. با کشیده شدن این دو سطح، یک جدایی مکانیکی میان دو سطح ایجاد شده و در نتیجه بارها در سطح پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان جمع می‌شوند، این موجب تشکیل یک مومنتوم دو قطبی می‌شود.

اگر بین دو سطح ارتباطی برقرار شود، جریان بسیار کوچکی در آن ایجاد می‌شود. اگر مالش دو سطح ادامه پیدا کند، جریان متناوب کوچکی پدید می‌آید.

«وانگ» می‌گوید: در این سیستم باید از دو نوع ماده مختلف استفاده کرد تا دو الکترود متفاوت پدید آید. اگر شما دو سطح همجنس را روی هم بمالید، تفاوت بار ایجاد نمی‌شود.

از این روش می‌توان برای تولید حسگرهای فشاری که خود تامین کننده انرژی خود هستند، استفاده کرد. در این حسگرها تماس جسم خارجی موجب تولید جریان الکتریکی بسیار کوچکی می‌شود که این جریان توسط دستگاه شناسایی می‌شود. با این حسگر می‌‌توان فشاری در حد ۱۳ میلی‌پاسکال را شناسایی کرد.

از آنجایی که این دستگاه می‌تواند تا ۷۵ درصد شفاف باشد، از آنها می‌توان در صفحات لمسی استفاده کرد. چنین حسگرهایی به باتری دستگاه نیاز ندارند. این گروه تحقیقاتی از سه نوع الگوی مختلف در سطح استفاده کردند (شکل۱)، نتایج نشان داد که شکل هرمی نسبت به شکل‌های خطی و مکعبی جریان الکتریکی بیشتری تولید می‌کند، به‌ طوری که این شکل ۱۸ ولت و ۰٫۱۳ میکروآمپر در هر سانتی‌متر مربع ایجاد می‌کند.

شکل۱٫ الگوهای مختلف سطح برای تولید الکتریسیته: مکعبی، خطی و هرمی.