Наногенератор

Пироэлектрический эффект
Много тепловой энергии теряется в окружающую среду различными устройствами, от компьютеров до автомобилей и линий электропередачи на большие расстояния. Тепло можно преобразовать в электричество с помощью пироэлектрического эффекта. Этот эффект впервые наблюдал греческий философ Теофраст, когда турмалин из драгоценного камня производил статическое электричество и притягивал кусочки соломы при нагревании. Это связано с тем, что нагрев и охлаждение изменяют молекулярную структуру некоторых материалов, включая турмалин, и создают дисбаланс электронов, что приводит к генерации электрического тока.
Наногенератор
Исследователи Технологического института Джорджии разработали устройство под названием пироэлектрический наногенератор для сбора отработанного тепла для производства электроэнергии. Исследовательская группа применила этот древний принцип для создания наногенератора (NG), который мог бы использовать зависящее от времени изменение температуры источника тепла для выработки электричества.
Исследователи использовали нанопроволоки из оксида цинка в виде массива коротких отрезков. на конце и продемонстрировал устройство, вырабатывающее электричество при нагревании или охлаждении. Наногенераторы могут даже производить электроэнергию, когда температура колеблется от дня к ночи.
Исследователи утверждают, что этот новый тип природного газа может стать основой для автономной нанотехнологии, которая собирает тепловую энергию из зависящих от времени колебаний температуры в нашей среде для таких приложений, как беспроводные датчики, тепловизионные изображения, медицинская диагностика и личные данные. микроэлектроника.
Применение наногенератора
Пироэлектричество может играть ключевую роль в бытовой электронике, и рекуперация этого тепла в виде пироэлектрической энергии может привести к новой эре «крошечной энергии». Пироэлектрические наногенераторы могут быть чрезвычайно полезны для решения конкретных задач в биологических приложениях, медицине и нанотехнологиях, особенно в космосе, поскольку они хорошо работают при низких температурах.
Усилия Украины и США
Совместная группа украинских и американских ученых также продемонстрировала этот новый пироэлектрический метод для питания крошечных устройств с использованием отработанного тепла. Используя крошечные структуры, называемые сегнетоэлектрическими нанопроводами, можно генерировать электрический ток в ответ на любое изменение температуры окружающей среды, собирая в противном случае потерянную энергию от тепловых флуктуаций.
Пироэлектрические свойства
В пироэлектрических свойствах сегнетоэлектрических нанопроволок пироэлектрический коэффициент соответствует радиусу проволоки и ее связи. Чем меньше радиус проволоки, тем больше расходится пироэлектрический коэффициент до критического радиуса, при котором отклик меняется на параэлектрический (выше температуры Кюри). Этот так называемый «размерный эффект» можно использовать для настройки температур фазовых переходов в сегнетоэлектрических наноструктурах, что позволяет создать систему с большим настраиваемым пироэлектрическим откликом.
Теоретически использование выпрямляющих контактов может позволить поляризованный сегнетоэлектрическая нанопроволока для генерации гигантского пироэлектрического постоянного тока и напряжения в ответ на колебания температуры, которые могут быть собраны и обнаружены с помощью болометрического детектора. Такое наноразмерное устройство не будет содержать никаких движущихся частей и может быть пригодным для длительной работы в условиях окружающей среды, таких как биологические системы in-vitro и космическое пространство.
Исследователи полагают, что эти маленькие наногенераторы будут иметь очень высокую эффективность при низких температурах и снижаться при более высоких температурах. Работа Университета Уэйк Форест над Power Felt
Ученые из университета Уэйк-Форест разработали технологию Power Felt, состоящую из углеродных нанотрубок, термоэлектрическое устройство, преобразующее тепло тела в электрический ток.
Power Felt состоит из крошечных углеродных нанотрубок, заключенных в гибкие пластиковые волокна. и сделан на ощупь, как ткань. Технология использует разницу температур, например, комнатную температуру по сравнению с температурой тела, чтобы создать заряд.
Использует Power Felt
Потенциальные области применения Power Felt включают подкладку автомобильных сидений для увеличения заряда аккумулятора и обслуживания электрических нужд, изоляцию труб или сбор тепла под черепицей для снижения счетов за газ или электроэнергию, подкладку одежды или спортивного инвентаря для контроля производительности или обертывание IV или места ран, чтобы лучше отслеживать медицинские потребности пациентов. Его можно использовать как аварийный комплект, обернуть вокруг фонарика, включить погодное радио, зарядить предварительно оплаченный сотовый телефон и помочь при отключении электроэнергии или авариях. 72 уложенных друг на друга слоя в ткани давали мощность около 140 нановатт, и добавление большего количества слоев нанотрубок может сделать их еще тоньше, чтобы увеличить выходную мощность.
По мнению исследователей, можно даже сделать куртку с полностью термоэлектрической внутренней частью лайнер, который собирает тепло от тепла тела, в то время как снаружи остается холодным из-за внешней температуры и потенциально может питать iPod.