Четверг 04 декабря 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Технологии» Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов


Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов

Среда, 01 Сентября 2021 23:02

Исследователи из Швейцарии разработали деревянный «наногенератор», который использует энергию шагов для выработки электроэнергии. Они показали, как деревянные полы могут собирать достаточно энергии для включения светодиодной лампы, что является потенциальным прорывом в области энергоэффективности в дизайне интерьеров. Информация по разработке была опубликована  в журнале Matter. 

 

Наногенератор состоит из двух кусков дерева с разными покрытиями, зажатых между двумя слоями электродов. Деревянные детали становятся электрически заряженными из-за периодических контактов и разделений при наступлении на них - явление, называемое трибоэлектрическим эффектом. Именно этот эффект, например, позволяет воздушному шару приобретать электрический заряд при трении о волосы. 

 

Хотя этот наногенератор на данный момент является всего лишь прототипом, он  все же дает понимание, как в будущем люди смогут приводить в действие устройства в своем доме, просто гуляя по комнате. Исследователи не сообщили, сколько это может стоить и когда технология может оказаться в широком доступе.

 

Исследование было проведено экспертами ETH Zurich в Швейцарии, Чунцинского университета в Китае и Северо-Западного университета в Иллинойсе. «Энергоэффективность зданий можно значительно повысить, если строительные материалы будут преобразовывать механическую энергию жителей непосредственно в полезную электроэнергию. В этом отношении особенно перспективны подходы, основанные на трибоэлектрических эффектах. Дерево - превосходный строительный материал, который высоко ценится за присущую ему экологичность, низкую стоимость и эстетическую ценность», - поясняют они.

 

Команда ученых начала с преобразования дерева в наногенератор, вставив два куска функционализированной древесины между электродами. Это шаги, которые вызывают трибоэлектрический эффект, заставляя деревянные части электрически заряжаться. Во время трибоэлектрического эффекта электроны - субатомные частицы, переносящие электричество в твердых телах, - могут переходить от одного объекта к другому, генерируя электричество. 

 

Однако есть одна проблема с изготовлением наногенератора из дерева. Дерево в основном трибонейтрально, то есть древесина не имеет реальной тенденции приобретать или терять электроны. Это ограничивает способность материала вырабатывать электричество, поэтому задача состоит в том, чтобы сделать древесину способной притягивать и терять электроны.

 

Чтобы улучшить трибоэлектрические свойства древесины, ученые покрыли один кусок дерева полидиметилсилоксаном, силиконом, который приобретает электроны при контакте. Второй слой древесины был залит нанокристаллами, называемыми цеолитным имидазолатным каркасом-8 (ZIF-8).  Он представляет собой гибридную сеть из ионов металлов и органических молекул и имеет более высокую тенденцию к потере электронов. 

 

Они также протестировали различные виды древесины, чтобы определить, могут ли определенные породы или направление резки древесины влиять на ее трибоэлектрические свойства, служа лучшей основой для покрытия. Исследователи обнаружили, что трибоэлектрический наногенератор, сделанный из радиально обрезанной ели, обычной древесины для строительства в Европе, показал наилучшие результаты. 

 

Вместе эти обработки повысили производительность трибоэлектрического наногенератора - он генерировал в 80 раз больше электроэнергии, чем натуральное дерево. Электроэнергия устройства была стабильной при постоянных нагрузках до 1500 циклов.

 

Исследователи обнаружили, что прототип деревянного пола с площадью поверхности немного меньше листа бумаги может производить достаточно энергии для питания бытовых светодиодных ламп и небольших электронных устройств. Они успешно зажгли лампочку с помощью прототипа, когда взрослый человек прошел по нему, превратив шаги в электричество.

 

По словам разработчиков, наногенератор также сохраняет свойства, которые делают древесину полезной для дизайна интерьера, в том числе механическую прочность и теплые цвета. Эти особенности могут способствовать использованию древесных наногенераторов в качестве источников зеленой энергии в умных зданиях.Они также говорят, что деревянные конструкции могут помочь смягчить последствия изменения климата, улавливая CO2 из окружающей среды на протяжении всего срока службы материала.

 

Следующим шагом ученых является дальнейшая оптимизация наногенератора с помощью химических покрытий, которые являются более экологичными и простыми в применении. «Конечная цель - понять потенциальные возможности древесины, выходящие за рамки уже известных, и придать древесине новые свойства для будущих устойчивых умных зданий», - отметили разработчики. 

 
 

 
Николаева Мария Опубликовано в Технологии  
Читайте также
Метод разрушения опухоли ультразвуком испытают на фантомах черепа Метод разрушения опухоли ультразвуком испытают на фантомах черепа Группа исследователей Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова ведёт подготовку к испытаниям нового метода лечения опухолей. Само тестирование запланировано на 2026 год и будет осуществлено при помощи серии моделей…
Найдено перспективное решение для создания высокоточных часов Найдено перспективное решение для создания высокоточных часов Группа ученых из Петербурга выяснила, что молекулярный ион азота можно использовать в роли стандарта частоты для более точного измерения времени. Достигнутые результаты будут востребованы в исследованиях фундаментальных физических явлений и…
Специалисты предостерегают о рисках общения с нейросетями Специалисты предостерегают о рисках общения с нейросетями Ведущий научный сотрудник Центра искусственного интеллекта Новосибирского государственного университета (ЦИИ НГУ) Евгений Павловский поделился с ТАСС мнением о плюсах и минусах развития сознания у искусственного интеллекта. Подобный эксперимент может быть…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над Россией сбили 102 украинских БПЛА МО: за ночь над Россией сбили 102 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили 102 украинских беспилотника над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Падение обломков БПЛА привело к возгоранию на нефтебазе в Тамбовской области. Несколько резервуаров с топливом…
Варианты мирного плана по Украине и сигналы Трампу: Ушаков рассказал о встрече в Кремле Варианты мирного плана по Украине и сигналы Трампу: Ушаков рассказал о встрече в Кремле Встреча в Кремле президента России Владимира Путина со спецпосланником президента США Стивеном Уиткоффом, посвященная украинскому урегулированию, была конструктивной и содержательной, заявил помощник российского лидера Юрий Ушаков. Стороны обсудили несколько вариантов…
 Малайзия возобновит поиски исчезнувшего в 2014 году самолета Malaysia Airlines  Малайзия возобновит поиски исчезнувшего в 2014 году самолета Malaysia Airlines Глубоководные поиски исчезнувшего в марте 2014 года самолета авиакомпании Malaysia Airlines, который выполнял рейс МН370 из Куала-Лумпура в Пекин, возобновятся 30 декабря. Об этом сообщило издание New Straits Times со…
Тема дня
Американцы предпочли поездку в Россию саммиту НАТО с особым умыслом Американцы предпочли поездку в Россию саммиту НАТО с особым умыслом

В среду в Брюсселе пройдет саммит НАТО на уровне глав МИД, однако госсекретарь США Марко Рубио на не...

Фото
Древние люди жили в изоляции на юге Африки 100 000 лет, и их генетика отличается Древние люди жили в изоляции на юге Африки 100 000 лет, и их генетика отличается

Новое генетическое исследование показало, что люди были изолированы на юге Африки на протяжении окол...

Опрос

Что вы ждете от обсуждаемого сейчас плана Трампа по урегулированию украинского конфликта?

 

Анекдот дня

Рютте назвал страны НАТО прифронтовыми государствами из-за России. А до этого они были прифронтовыми из-за Югославии, Ирака, Ливии… А еще раньше они были рабовладельческими из-за Африки.

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".