Raziskovalci s Clemsonovega inštituta za nanomateriale (CNI) so korak bližje brezžičnemu napajanju sveta s pomočjo triboelektričnosti, zelenega vira energije
Pred približno enim letom je ekipa fizikov pri CNI izumila ultrapreprosti triboelektrični nanogenerator (U-TENG). U-TENG iz plastike in traku je majhna naprava, ki proizvaja elektriko iz gibanja in vibracij. S ploskanjem ali tapkanjem nog je ustvaril napetost, ki jo je nadalje prejel zunanji krog in se shranil v kondenzator ali baterijo, dokler se ne napolni.
Približno devet mesecev kasneje so raziskovalci v reviji Advanced Energy Materials objavili članek, v katerem je pisalo, da so izdelali brezžični TENG ali W-TENG. W-TENG izdelujejo tudi isti raziskovalci U-TENG-a. V W-TENG je plastika nadomeščena z grafenom (enoslojni grafitni svinec) in polilaktično kislino (PLA). PLA je boljši pri ločevanju pozitivnih in negativnih nabojev, ne pa pri prevajanju električne energije, zato so ga raziskovalci seznanili z grafenom. Kaptonski trak, ki je material za zajemanje električne energije U-TENG, se v W-TENG zamenja s teflonom.
Potem ko so v procesu "ultrazvočne obdelave" in vlakna PLA dobili grafen in ga napolnili v 3D-tiskalnik, so uspešno izdelali W-TENG.
»Teflon uporabljamo, ker ima veliko fluorovih skupin, ki so zelo elektronegativne, medtem ko je grafen-PLA zelo elektropozitiven. To je dober način za primerjavo in ustvarjanje visokih napetosti, «je dejal Ramakrishna Podila, dopisni avtor študije in docent za fiziko v Clemsonu.
W-TENG lahko ustvari največ 3.000 voltov, kar zadostuje za napajanje 25 standardnih vtičnic ali LCD zaslona. Zaradi visoke napetosti W-TENG ustvarja električno polje okoli sebe, ki ga je mogoče zaznati brezžično. Brezžično elektriko lahko torej shranimo v kondenzator in baterije.
»Ne more vam samo dati energije, lahko pa električno polje uporabite tudi kot aktiviran daljinski upravljalnik. Na primer, lahko tapnete W-TENG in uporabite njegovo električno polje kot 'gumb' za odpiranje garažnih vrat ali pa aktivirate varnostni sistem - vse brez baterije, pasivno in brezžično, «je povedal Sai Sunil Mallineni, prvi avtor študije in doktor znanosti študent fizike in astronomije.
W-TENG ima veliko aplikacij, kot so v vesolju, sredi oceana ali celo na bojnem polju. "Številne države v razvoju potrebujejo veliko energije, čeprav v takšnih nastavitvah morda nimamo dostopa do baterij ali električnih vtičnic, izum ekipe pa ima določeno človekoljubno korist," je dejal Podila. "W-TENG bi lahko bil eden od čistejših načinov pridobivanja energije na teh območjih."
Skupino raziskovalcev znova vodi Mallineni v postopku patentiranja W-TENG prek raziskovalne fundacije Clemson University. Profesor Apparao Rao, direktor Inštituta za nanomateriale Clemson, se je z industrijskimi partnerji pogovarjal o vključitvi W-TENG v uporabo energije.
Poleg tega je pred začetkom industrijske proizvodnje Podila dejal, da je treba opraviti več raziskav, da bi teflon zamenjali z okolju prijaznejšim elektronegativnim materialom. Yongchang Dong, še en študent CNI, je vodil delo na predstavitvi MXene-TENG, ki je bilo objavljeno v članku v reviji Nano Energy blizu novembra 2017. Herbert Behlow in Sriparna Bhattacharya iz CNI sta prav tako delila te študije.
Ali bo W-TENG vplival na področje alternativnih obnovljivih virov energije? Rao je dejal, da bo prišlo do ekonomije.
»Tako daleč lahko pridemo le do znanstvenikov; ekonomija mora razviti, da bo W-TENG uspešen, «je dejal Rao.