Четверг 13 ноября 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
Эксперт рассказал: люди действительно смогут жить до 150 лет Эксперт рассказал: люди действительно смогут жить до 150 лет Продление жизни остаётся актуальной проблемой, над которой трудятся ученые всего мира. Читается, что биофабрикация в ближайшем будущем станет одним из шагов на пути к долголетию. В видеоподкасте Naked Science «С…
Стандартизация данных необходима для ИИ в наномедицине, решили учёные Стандартизация данных необходима для ИИ в наномедицине, решили учёные Российскими и китайскими исследователями проведено изучение того, как технологии ИИ могут влиять на развитие наномедицинских технологий. Они сделали вывод, что требуется разработка аналитических систем классификации и стандартизации, сообщает пресс-служба Института…
В России созданы роботы для автоматизированного сбора ягод В России созданы роботы для автоматизированного сбора ягод В сезон сбора ягод часто случается дефицит рабочей силы и рост цен на неё. Причина в хрупкости ягод и в том, что их не всегда легко обнаружить под листьями. Решение…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над Россией сбили 22 украинских БПЛА МО: за ночь над Россией сбили 22 украинских БПЛА Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ, в том числе Московским, 22 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи с 23:00…
Частично ампутировали пальцы. Главное о состоянии пострадавшего от взрывного устройства в Красногорске ребенка Частично ампутировали пальцы. Главное о состоянии пострадавшего от взрывного устройства в Красногорске ребенка Ребенок в Красногорске пострадал от взрыва устройства, замаскированного под подарочную упаковку с денежной купюрой. У него частично ампутированы пальцы на руке, возбуждено уголовное дело. ТАСС собрал основное о ЧП. О…
В России появились войска беспилотных систем В России появились войска беспилотных систем Создание войск беспилотных систем в Вооруженных силах РФ состоялось, определена структура нового рода войск, сформированы штатные полки и другие подразделения. Об этом сообщил замначальника войск беспилотных систем, полковник Сергей Иштуганов.…
Тема дня
Европа вооружается, потому что не может сама воевать Европа вооружается, потому что не может сама воевать

Европейским странам необходимо любым способом удержать контингент США на континенте, так как альтерн...

Фото
Сканирование мозга выявило удивительный «переломный момент» перед засыпанием Сканирование мозга выявило удивительный «переломный момент» перед засыпанием

Новое исследование показывает, что мы действительно «засыпаем». Вместо того чтобы спокойно погрузить...

Опрос

Как вы оцениваете заявления США о возможной передаче Украине ракет Tomahawk?

 

Анекдот дня

Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.

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)".