Создан деревянный пол, способный генерировать электричество для всего дома
Ученые ETH Zurich разработали высокоэффективную форму этой технологии и продемонстрировали ее возможности, приведя в действие лампу с помощью простых шагов
Инновационные решения для напольных покрытий, которые могут генерировать электричество в результате движения человека, поступают от инженеров на протяжении многих лет. Новый пример такой технологии имеет некоторое сходство с более ранней разработкой, когда ученые внедрили нановолокна целлюлозы в деревянный пол, чтобы генерировать электрический заряд, поскольку они вибрируют благодаря так называемому трибоэлектрическому эффекту.
Трибоэлектрический эффект, хорошим примером которого является статическое электричество, заключается в том, что определенные материалы создают электрический заряд при отделении от другого материала, например, когда носок отделяется от свежей рубашки, только что извлеченной из сушилки. Это явление также лежит в основе нового «умного» деревянного пола, состоящего из двух слоев обработанной древесины с нанесенными под ними электродами. Но для того, чтобы довести производительность до желаемого уровня, потребовались некоторые попытки решить проблему ограниченной способности древесины вырабатывать электроэнергию.
«Дерево в основном трибонейтрально», — пояснил старший автор исследования Гвидо Панзараса. «Это означает, что древесина не имеет реальной тенденции приобретать или терять электроны. Таким образом, задача состоит в том, чтобы создать древесину, которая на это способна».
Решение команды заключалось в покрытии одного куска дерева силиконом, который легко собирает электроны при контакте, а другого куска — ионами металлов и органических молекул, которые повышают его склонность к потере электронов. Эта обработка была протестирована на разных породах древесины, спиленных в разных направлениях, прежде чем команда остановилась на наиболее эффективном варианте — ели, спиленной радиально.
По словам ученых, подобная обработка позволила их древесине вырабатывать электричество в 80 раз эффективнее, чем это может делать натуральное дерево, и обеспечивать стабильную выработку при постоянном напряжении в течение до 1500 циклов. Обработанный по форме участка пола размером с лист бумаги формата А4, новый материал мог производить достаточно электроэнергии для питания бытовых светодиодных ламп, калькуляторов и другой небольшой электроники.
«Нашей целью было продемонстрировать возможность модификации древесины с помощью относительно безвредных для окружающей среды процедур, чтобы сделать ее трибоэлектрической», — рассказал Панзараса. «Ель стоит дешево, доступно и обладает хорошими механическими свойствами. Наш довольно прост, и его можно масштабировать на промышленном уровне. Это всего лишь вопрос инженерии».
В настоящее время ученые работают над улучшением своей обработки древесины, чтобы сделать ее более экологичной и простой в применении, чтобы удовлетворить нужды коммерческого применения. В их пользу работает то, что генератор сохраняет естественный вид и долговечность деревянных полов, что может сделать его привлекательным вариантом для дизайнеров умных зданий будущего, которые заботятся о стиле.
