Енергията е постоянно около хората в многобройните й форми - на слънчева светлина, топлина в стая и дори движенията на самите хора. Цялата тази енергия обикновено просто се „изхабява“за човешката цивилизация, но потенциално може да се използва за захранване на мобилни и носими джаджи - от биометрични сензори до умни часовници. Изследователи от Университета в Оулу (Финландия) са открили минерал с кристална структура на перовскит, свойствата на който му позволяват да извлича енергия от много различни източници едновременно.
Перовскитите са семейство минерали, много от които са се оказали обещаващи поради способността си едновременно да извличат един или два вида енергия. Един от членовете на това семейство, например, може да е добър за преобразуването на слънчевата енергия в електричество. Другото е по-добре в извличането на енергия от промените в температурата и налягането, които могат да възникнат по време на движение. Те се наричат съответно пироелектрически и пиезоелектрически материали.
Понякога, разбира се, един вид енергия не е достатъчен като източник. Определена форма на енергия може да не е налична винаги - при облачно време или когато човек не се движи. Затова изследователите са разработили устройства, които могат да извличат множество форми на енергия. Но тези устройства изискват различни материали, които ги правят твърде обемни за използване в компактни устройства.
Писмата за приложна физика публикува резултатите от проучване на Ян Бай и колеги от университета в Оулу. Изследователите са проучили специфичен вид перовскит, наречен KBNNO, който вероятно е способен да извлича различни форми на енергия. Както всички перовскити, KBNNO е фероелектричен материал, изпълнен с малки електрически диполи, като малките стрелки на компаса в магнит.
Когато подобен на KBNNO фероелектричен материал претърпи температурни промени, неговите диполи се изместват и по този начин се индуцира електрически ток. Електрическият заряд също се натрупва според посоката на диполния момент. Деформацията на материала води до факта, че определени фрагменти от него привличат или отблъскват заряд, което отново води до генериране на ток.
Преди това изследователите са изследвали фотоволтаичните и общите фероелектрически свойства на KBNNO, но това проучване е проведено при 200 градуса под замръзване и те не са се фокусирали върху температурата и налягането на материала. В новото проучване Ян Бай отбелязва, че за първи път са оценени всички тези свойства на материала, които се появяват при стайна температура.
Експериментите показват, че докато KBNNO е добър за генериране на енергия от топлина и налягане, той не е толкова добър, колкото другите перовскити. Може би най-впечатляващото откритие от изследователите е способността да модифицира състава на KBNNO, за да подобри неговите пироелектрически и пиезоелектрични свойства. По този начин е възможно да се „персонализират“всички тези свойства и да се използват максимално ефективно. Младият Бай и неговите колеги проучват възможността за подобряване на KBNNO с помощта на натрий.
Ян Бай също каза, че се надява да създаде прототипно устройство, което да извлича енергия от различни източници през следващата година. Производственият му процес е прост, така че технологията може да бъде комерсиализирана в рамките на няколко години, след като изследователите идентифицират най-добрия материал.
Промоционално видео:
Според Ян Бай тази технология може да доведе до ускорено развитие в областите на Интернет на нещата и умни градове, където сензорите и устройства, консумиращи енергия, могат да имат постоянен достъп до енергия.
Подобен материал вероятно ще се използва в батерии на устройства, повишава енергийната им ефективност и намалява необходимостта от чести зареждания. Някой ден Ян Бай допълва разказа си, потребителят изобщо няма да се нуждае да зарежда приспособлението си. Батериите на компактни устройства в съвременния смисъл като цяло могат да останат в миналото.
Но фактът, че е установен теоретичен начин за отказ от батерии в джаджи, не означава нито, че продуктите, използващи тази технология, скоро ще се появят, или че технологията някога ще бъде внедрена.
Ще има ли някога носими устройства и дори смартфони без батерии, които са напълно достатъчни за енергията, която е в пространството наоколо, но се губи, защото няма ефективен метод за извличането му?
Въз основа на материали от sciencedaily.com
ОЛЕГ ДОВБНЯ