باحثون من معهد كليمسون للمواد النانوية (CNI) يقتربون خطوة واحدة من تزويد العالم بالطاقة لاسلكيًا باستخدام كهرباء الاحتكاك ، وهو مصدر للطاقة الخضراء
منذ حوالي عام ، اخترع فريق فيزيائي في CNI المولد النانوي الكهربي البسيط للغاية (U-TENG). U-TENG مصنوع من البلاستيك والشريط وهو جهاز صغير يولد الكهرباء من الحركة والاهتزاز. من خلال التصفيق أو النقر بالأقدام ، تولد جهدًا تستقبله دائرة خارجية ويتم تخزينه في مكثف أو بطارية حتى يتم شحنه.
بعد حوالي تسعة أشهر ، نشر الباحثون ورقة في مجلة Advanced Energy Materials ، والتي ذكرت أنهم صنعوا TENG أو W-TENG لاسلكيًا. تم تصنيع W-TENG أيضًا بواسطة نفس الباحثين في U-TENG. في W-TENG ، يتم استبدال البلاستيك بالجرافين (طبقة واحدة من الرصاص الجرافيت) وحمض متعدد حمض اللبنيك (PLA). يعد PLA أفضل في فصل الشحنات الموجبة والسالبة ولكن ليس في توصيل الكهرباء ، نظرًا لإقرانه مع الجرافين. يتم تبديل شريط Kapton وهو مادة الاستيلاء على الكهرباء لـ U-TENG بالتفلون في W-TENG.
بعد الحصول على الجرافين من خلال عملية "الصوتنة" وألياف PLA وتعبئتها في طابعة ثلاثية الأبعاد ، نجحوا في صنع W-TENG.
"نستخدم التفلون لأنه يحتوي على الكثير من مجموعات الفلور عالية السالبة الكهربية ، في حين أن الجرافين- PLA شديد الحساسية للكهرباء. قال راماكريشنا بوديلا ، مؤلف الدراسة وأستاذ مساعد للفيزياء في كليمسون ، "إنها طريقة جيدة لوضع جهد كهربي مرتفع جنبًا إلى جنب".
W-TENG قادر على توليد 3000 فولت كحد أقصى وهو ما يكفي لتشغيل 25 منفذًا قياسيًا أو شاشة LCD. نظرًا لوجود جهد عالٍ ، يولد W-TENG مجالًا كهربائيًا حول نفسه يمكن استشعاره لاسلكيًا. لذلك ، يمكن تخزين الكهرباء اللاسلكية في مكثف وبطاريات.
"لا يمكن أن يوفر لك الطاقة فقط ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام المجال الكهربائي كجهاز تحكم عن بعد. على سبيل المثال ، يمكنك النقر على W-TENG واستخدام مجاله الكهربائي كـ "زر" لفتح باب الجراج الخاص بك ، أو يمكنك تنشيط نظام أمان - كل ذلك بدون بطارية ، بشكل سلبي ولاسلكي "، قال Sai Sunil Mallineni ، المؤلف الأول للدراسة ودكتوراه. طالب في الفيزياء وعلم الفلك.
يحتوي W-TENG على تطبيقات وفيرة كما هو الحال في الفضاء الخارجي أو وسط المحيط أو حتى ساحة المعركة. قال بوديلا: "تتطلب العديد من البلدان النامية قدرًا كبيرًا من الطاقة ، على الرغم من أننا قد لا نتمكن من الوصول إلى البطاريات أو منافذ الطاقة في مثل هذه الإعدادات ، وهناك استخدام خيري محدد لاختراع الفريق". "يمكن أن يكون W-TENG أحد الطرق الأنظف لتوليد الطاقة في هذه المناطق."
يتم توجيه فريق الباحث مرة أخرى بواسطة Mallineni ، في عملية تسجيل براءات الاختراع W-TENG من خلال مؤسسة أبحاث جامعة كليمسون. ناقش البروفيسور أباراو راو ، مدير معهد كليمسون للمواد النانوية ، مع الشركاء الصناعيين دمج W-TENG في تطبيقات الطاقة.
علاوة على ذلك ، قبل البدء في الإنتاج الصناعي ، قال بوديلا إنه يجب إجراء المزيد من الأبحاث لمبادلة التفلون بمادة كهربية صديقة للبيئة أكثر. قاد Yongchang Dong ، وهو طالب آخر في CNI ، العمل على عرض MXene-TENG الذي نُشر في مقال في مجلة Nano Energy بالقرب من نوفمبر 2017. وزع Herbert Behlow و Sriparna Bhattacharya من CNI هذه الدراسات أيضًا.
هل سيكون لـ W-TENG تأثير في مجال الطاقات البديلة والمتجددة؟ قال راو إن الأمر يتعلق بالاقتصاد.
"لا يمكننا أن نأخذها إلا بقدر العلماء ؛ وقال راو إن الاقتصاد بحاجة إلى العمل من أجل نجاح W-TENG.