Innowacyjne drewniane podłogi zamieniające kroki w prąd
Odkrycie naukowców, którzy stworzyli drewnianą podłogę generującą energię elektryczną poprzez chodzenie po niej, może zrewolucjonizować myślenie o oszczędzaniu energii w domach. Ich wynalazek jest na tyle efektywny, że energia wytwarzana przez kroki jest wystarczająca do zasilenia zarówno światła LED, jak i drobnej elektroniki.
Na tle energooszczędności, grupa badaczy z Szwajcarii przedstawiła deklarujący innowacyjność „nanogenerator” drewniany. Generuje on energię elektryczną dzięki krokom, które są wykorzystywane jako siła napędowa. Nanogenerator składa się z dwóch odmiennie pokrytych kawałków drewna umieszczonych między parą elektrod. Kiedy ktoś po nich stąpa, dochodzi do okresowego ładowania elektrycznego poprzez kontakt i oddzielenie – proces ten nazywany jest efektem tryboelektrycznym.
Symptomatyczny dla tego zjawiska jest fakt, że świeżo wysuszone ubrania przylegają do siebie, a balon pociera się o włosy i ładuje elektrycznie. Intensywność interakcji i fizycznego kontaktu między dwiema warstwami efektu tryboelektrycznego determinuje ilość wymienianych elektronów, a co za tym idzie – wielkość generowanego potencjału elektrycznego.
Badania na tym polu prowadzili eksperci z ETH Zurich w Szwajcarii, Chongqing University w Chinach oraz Northwestern University w Illinois. Zgodnie z ich tezą, można znacząco poprawić efektywność energetyczną budynków, jeśli materiały konstrukcyjne będą zdolne do konwersji mechanicznej energii mieszkańców na prąd.
W kontekście wykorzystania efektów tryboelektrycznych, drewno jest szczególnie perspektywicznym materiałem konstrukcyjnym. Jest ono cenione za swoją trwałość, niskie koszty i estetykę. Niemniej, jak podkreśla Guido Panzarasa, jeden z autorów badania, wykorzystanie drewna w ten sposób ma jedną wadę – jest neutralne tryboelektrycznie. To ogranicza jego zdolność do generowania prądu, dlatego naukowcy pokryli drewno materiałami mającymi na celu poprawę jego wydajności elektronowej.
Jedna część drewna została pokryta płynem polidimetylosiloksanowym, który pomaga przyciągać elektrony, podczas gdy druga część została nasączona nanokrystalami, które łatwiej tracą elektrony.
Badania wykazały, że prototyp podłogi drewnianej o powierzchni nieco mniejszej niż kartka A4 jest w stanie wytworzyć wystarczającą ilość energii do zasilania domowych lamp LED i drobnych urządzeń elektronicznych, takich jak kalkulatory. Panzarasa zaznacza jednak, że na tym etapie są to jeszcze dane potwierdzające koncepcję i technologia wymaga dalszego doskonalenia.
Wyniki tych badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Matter.
