Среда 02 июля 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
Эрбий против хакеров: редкоземельный металл на страже безопасности интернета Эрбий против хакеров: редкоземельный металл на страже безопасности интернета Редкоземельный элемент эрбий может стать основой для создания неуязвимых квантовых сетей, сообщает издание Innovanews со ссылкой на исследование международной группы ученых. В проекте EQUAL, стартовавшем в мае 2025 года, объединились…
FS: создано устройство, позволяющее создавать лекарства в больницах FS: создано устройство, позволяющее создавать лекарства в больницах Исследователями из Европейского консорциума представлен прототип компактного устройства NANOSPRESSO, способного изменить подход к терапии редких заболеваний. Эта разработка персонализированные генные и РНК-препараты можно будет изготавливать непосредственно в больницах, что сделает…
Nature: Золото научились извлекать из старой электроники без вреда для экологии Nature: Золото научились извлекать из старой электроники без вреда для экологии Специалистами австралийского Университета Флиндерса описан новый способ, позволяющий извлекать золото из деталей старых персональных компьютеров (ПК) и прочей электроники. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Специалисты отмечают главное достоинство их…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
В Ижевске при атаке БПЛА на предприятие погибли три человека В Ижевске при атаке БПЛА на предприятие погибли три человека Одно из предприятий в Ижевске подверглось атаке беспилотников, сообщил глава Удмуртии Александр Бречалов в Telegram-канале. Погибли 3 человека, 35 госпитализированы. ТАСС собрал основное о последствиях. Обстоятельства ЧП Одно из предприятий…
Какие законы вступают в силу в июле 2025 года Какие законы вступают в силу в июле 2025 года Усиление контроля за мигрантами, электронный документооборот для административных дел, защита от кибермошенников, ужесточение наказания за возбуждение ненависти и вражды и другие инициативы, которые начнут работать в этом месяце - в…
ФСБ: в ДНР обнаружили схрон ВСУ с химическим оружием для сброса с БПЛА ФСБ: в ДНР обнаружили схрон ВСУ с химическим оружием для сброса с БПЛА ФСБ и военнослужащие Министерства обороны России обнаружили в Кураховском районе ДНР украинский схрон с химическим оружием для сброса с БПЛА. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных связей ФСБ. "Федеральной…
Тема дня
«Мумия» затягивает страну в непредсказуемое прошлое «Мумия» затягивает страну в непредсказуемое прошлое

Если сегодня мы утверждаем, что октябрь 1917 года просто разрушил великую православную империю, а не...

Фото
В Китае обнаружен новый вид травоядных четвероногих, живших 250 млн лет назад В Китае обнаружен новый вид травоядных четвероногих, живших 250 млн лет назад

Новый идентифицированный вид, получивший название Yinshanosaurus angustus, обитал на Земле в конце п...

Опрос

Какое время продлится напряженность в отношениях между Россией и Азербайджаном?

 

Анекдот дня

Когда телефон был привязан к стене, люди были свободны...

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.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
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)".