Dėvima elektronika. Nauja raukšlė madoje – energiją gaminantys rūbai
Sudie įkrovimo laidai ir baterijos. Įvairi elektronika, tokia kaip Apple laikrodis, greitu metu gali pradėti krautis pati – naudojant švarų, mobilų energijos šaltinį – žmogaus judėjimą.
Jei naujausioms nanotechnologijoms pasiseks, baterijos talpa daugiau nebebus technologijų siaubas. Viso pasaulio universitetų tyrėjai atranda vis naujus būdus išgauti energiją iš vaikščiojimo, rašymo ir kitų kasdieninių užsiemimų.
energiją gaminantys rūbaiPastarųjų trijų metų progresas, telpantis mažiausiai 146 moksliniuose straipsniuose, žada permainas ne tik nešiojamuose prietaisuose, bet ir klaviatūrose, išmaniuosiuose telefonuose, nešiojamuose kompiuteriuose, ar net pritaikant biomedicininėse technologijose – tokiose kaip robotinė oda.
„Savaiminio energijos aprūpinimo elektronika bus itin svarbi daiktų tinkle (angl. Internet of things)“, kuriame daiktai ir žmonės yra glaudžiai susieti, teigia Zhong Lin Wang, nanotechnologijų tyrimų vadovas, kviestinis profesorius Džiordžijos technologijų institute.
Pagrindinis veikimo principas – elektrostatinė sąveika – jau seniai žinoma. Tai atsiranda dėl trinties dviejų elektrostatiškai skirtingų medžiagų sąlyčio vietoje. Iš esmės – tai kibirkštis, kuri atsiranda šukuojant plaukus, žiemą užsivelkant ką tik išskalbtus vilnos drabužius arba paliečiant rankeną prieš tai pašlepsėjus ant kilimo.
Nanotechnologijų tyrimų rezultatas: smulkūs kūnai, paprastai smulkesni už žmogaus plauko skersmenį – nanogeneratoriai, yra triboelektriniai, kurių pavadinimas yra kilęs iš graikiško žodžio reiškiančio „trinti“.
Naujausias pavyzdys yra lankstūs, sulenkiami drabužiai, kurie laboratoriniuose eksperimentuose teikė energiją skystųjų kristalų ekranui. Štai kaip visa tai veikia: Korėjos ir Australijos tyrėjų komanda sudėjo į krūvą keturis audinių lopinėlius, padengtų nanovamzdeliais ir silikoninio pagrindo organinėmis medžiagomis, o šiems nukritus buvo išgauta energija dėl sukelta slėgio.
„Drabužiai išlaikė šią savybę daugiau nei po 12 tūkstančių bandymų, taip parodydami labai gerą mechaninį patvarumą“, teigė Sang-Woo Kim iš Korėjos Sungkyunkwan universiteto, pagrindinė mokslinio straipsnio autorė, kuris buvo publikuotas ACS Nano žurnale.
„Kaina nėra didėlė kliūtis komercializavimui“, teigia jis, pridurdamas, jog medžiagos yra nebrangios. Visgi, išmanioji apranga turi būti skalbiama, taigi jo komanda ieško naujos technologijos, kuri nanodaleles padarytų atsparias vandeniui.
Naujoji energiją gaminanti apranga sudomino ir kitus gamintojus. „Tai yra įdomi technologija… tikrai nuostabus darbas“, teigia Jamesas Touras, nanoinžinerijos profesorius Rice universitete, Hiustone, Teksase.
Jei turėtume kostiumą pagamintą iš tokios medžiagos, galėtum generuoti neįtikėtinus kiekius energijos“, teigia George Crabtree, Jungtinio nacionalinio Argonne laboratorijų centro direktorius, energijos kaupimo tyrimams. Jis nemano, jog statinės iškrovos būtų pavojingos – nebent jei oras būtų drėgnas.
G. Crabtree teigia, kad energijos gaminimo tęstinumas gali būti toks pat iššūkis kaip ir saulės moduliuose (kolektoriuose) ir vėjo jėgainėse.
„Kad tai veiktų, gali prireikti nuolatos suspausti ir atleisti“ audinį. Jis teigia, jog gali prireikti baterijos ar kitos energijos talpyklos.
Drabužiai yra ne vienintelė pastaruoju metu atsiradusi inovacija paremta žmonių judėjimu. Savaiminio krovimosi klaviatūros ir energiją gaminančios kuprinės taip pat yra Z. L. Wang komandos darbai, kurie jau gavo finansavimą iš JAV energetikos departamento.
Z. L. Wang klaviatūra pasikrauna pati, gaudama energijos iš žmogaus sugeneruojamos elektros spaudžiant klaviatūros klavišus. Klaviatūra yra išmani, nes ji žino kas yra vartotojas, sekdama jo rašymo modelį. Tai gali pagerinti kompiuterio saugumo technologijas.
Taip pat yra sukurta kuprinė, kuri gamina energiją iš vaikščiojimo. Kuprinėje įmontuotas įrenginys yra pagamintas iš lengvų, plonų plastikinių plokštelių. Kai tik vartotojas pajuda, vidiniai plokštelių paviršiai susiliečia ir atsiskiria, taip „ganydamas“ elektronus tai į vieną pusę, tai į kitą ir taip sukurdamas elektros srovę.
Neseniai, Z. L. Wang, bendradarbiaudamas su Kolumbijos universitetu, pademonstravo tai, kas vadinama kaip galimai ploniausias pasaulio elektros generatorius. Atominiame lygmenyje plona medžiaga generuoja elektinę įtampą, jai įsitempus ar susispaudus. Tai dar žinoma kaip pjezoelektrinis efektas.
Ši medžiaga, vienas atomų sluoksnis, gali būti pagaminta kaip nešiojamas įrenginys, galbūt net integruotas į rūbus, tam, kad keistų judesio energiją į elektros ir taip galėtų įkrauti nešiojamą medicininę įrangą ar net krauti telefoną esantį kišenėje“, teigė mokslinio straipsnio bedraautorius ir Kolumbijos indžinerijos profesorius James Hone pranešime apie išradimus, pateiktus spalio žurnale Nature.
Nanogeneratoriai vargu ar bus ilgam laikui užrakinti laboratorijose. S. W. Kim ir Z.L. Wang pranešė, kad jie dirba su kompanijomis siekiant išleisti prietaisus į didžiąją rinką.
Šaltinis: National Geographic
Nuotraukos: Stephen L. Getty
Autorius: Wendy Koch
Iš anglų k. vertė: Martynas Klepeckas
