Плотный слой микроскопических пластиковых шариков усилил генерацию электроэнергии через трение

12.03.2025 16:54:00 | iXBT.com

Международная группа учёных разработала новый способ генерации электроэнергии с использованием микроскопических пластиковых шариков. Как выяснилось, при плотном расположении и контакте таких частиц между собой возникает значительно больше электричества, чем в классических подходах.

Явление, известное как трибоэлектризация, аналогично созданию статического заряда при трении воздушного шара о волосы, но в данном случае усилено за счёт структуры материалов.

Трибоэлектрические наногенераторы (TENG) традиционно вырабатывают энергию за счёт трения между разными материалами. Однако исследование показало, что при контакте поверхности, покрытой плотным слоем одинаковых шариков, с другой поверхностью, содержащей такие же частицы, происходит разделение зарядов: одни шарики приобретают положительный заряд, другие — отрицательный. Чем эффективнее происходит этот обмен, тем выше итоговая выработка энергии.

Изображение поверхности трибоэлектрического наногенератора (TENG) с крошечными бусинами, полученное с помощью электронного микроскопа. Источник: Ignaas Jimidar

Эксперименты с различными типами шариков выявили ключевую роль размера и состава. Крупные частицы чаще становятся отрицательно заряженными, а мелкие — положительно. Наибольшая эффективность достигнута при использовании меламин-формальдегидных (МФ) шариков. Этот материал отличается низкой эластичностью, что улучшает удержание и передачу заряда. Кроме того, технология на основе частиц экономичнее традиционных методов повышения производительности TENG, а сухой метод изготовления исключает применение растворителей, делая процесс экологичнее.

Открытие может привести к прорыву в создании устройств, собирающих энергию без батарей или розеток. Например, «умная» одежда, генерирующая электричество от движения, или автономные мини-устройства становятся более реалистичными. Как отметил ведущий автор исследования, доктор Игнаас Джимидар из Свободного университета Брюсселя (VUB): «Наша работа демонстрирует, что даже небольшие изменения в подборе материалов способны резко повысить эффективность генерации. Это расширяет возможности интеграции TENG в повседневные технологии, снижая зависимость от традиционных источников энергии».

Однако для внедрения технологии потребуются дополнительные исследования. Учёным предстоит повысить эффективность и надёжность систем, а также изучить новые комбинации материалов и структур. Уже сейчас ясно, что принцип трибоэлектризации открывает перспективы для носимой электроники и устойчивой энергетики и потенциал для преобразования рынка микроэнергетики огромен.

Подробнее