Четверг 02 апреля 2026 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
В Красноярске созданы системы для прогноза паводков и пожаров В Красноярске созданы системы для прогноза паводков и пожаров Научным коллективом из ученых и студентов Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева созданы интеллектуальные системы прогнозирования природных катастроф. Они предназначены для раннего предупреждения паводков и лесных…
В Китае открыли особые тренировочные центры для обучения роботов В Китае открыли особые тренировочные центры для обучения роботов КНР уделяет пристальное внимание сфере робототехники, чтобы умные устройства не только демонстрировались на выставках и шоу, но применялись в разных сферах деятельности и обычных бытовых делах. В стране массово открывают…
Разработчики презентовали самый быстрый частный батискаф Разработчики презентовали самый быстрый частный батискаф Компания U-Boat Worx (Нидерланды) представила инновационный мини-батискаф Super Sub, отличающийся от аналогов уникальной скоростью. Его уже признали самым быстрым подводным аппаратом в мире из категории частных. Разработка, уверены создатели, будет…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 147 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 147 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили 147 украинских беспилотников над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Беспилотный летательный аппарат попал в жилой дом в Уфе, сообщил в своем Telegram-канале…
Путин поздравил Лукашенко с Днем единения народов России и Беларуси Путин поздравил Лукашенко с Днем единения народов России и Беларуси Президент России Владимир Путин поздравил белорусского президента Александра Лукашенко с Днем единения народов России и Белоруссии, отметив вклад обеих стран в плодотворное сотрудничество. "Уважаемый Александр Григорьевич, примите сердечные поздравления по…
Трамп пообещал в ближайшие недели отбросить Иран «в каменный век» Трамп пообещал в ближайшие недели отбросить Иран «в каменный век» Соединенные Штаты активизируют удары по Ирану в ближайшие две-три недели. Об этом заявил американский президент Дональд Трамп, выступая в Белом доме с телеобращением к согражданам, которое было посвящено операции США…
Тема дня
Четыре возможных сценария Иранской войны Четыре возможных сценария Иранской войны

Противникам Трампа удалось сделать, казалось бы, невозможное: расколоть сторонников президента США, ...

Фото
Исследование раскрывает упадок римской виллы в Таррако, где жил Адриан Исследование раскрывает упадок римской виллы в Таррако, где жил Адриан

Обычно древний Рим представляется нам местом, где устраиваются пиры, на которых лежащие патриции едя...

Опрос

Через месяц после начала войны в Иране на чьей стороне преимущество?

 

Анекдот дня

Март - блины, апрель - куличи, май - шашлыки... и куда, скажите, мне втиснуть эту вашу диету?!

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)".