Набагато ефективніший. Вчені створили 3D-друкований наногенератор, який працює краще у вологому середовищі

Вчені створили 3D-друкований трибоелектричний наногенератор, у якому волога не знижує, а підвищує ефективність. При вологості до 90% пристрій видає вдвічі більше енергії, ніж попередні моделі, завдяки полімеру, що утримує воду. Про це пише видання Interesting Engineering . Зазвичай волога швидко розсіює електричний заряд: у сухому повітрі він може зберігатися хвилинами, а з появою води зникає майже миттєво. Через це ефективність трибоелектричних наногенераторів різко падає, коли вологість перевищує 60−70%. Такі генератори виробляють електрику під час контакту й розділення двох матеріалів. Їх розглядають як джерело живлення для носимих сенсорів і медичних імплантів, але залежність від вологості довго залишалася обмеженням. Раніше дослідники намагалися захистити ці пристрої від води — робили поверхні водовідштовхувальними або герметично закривали їх. Це частково працює, але ускладнює конструкцію і погано підходить для складних 3D-структур. Новий підхід полягає в протилежному: замість захисту від води її використовують. Для цього створюють матеріал, який активно притягує й утримує вологу, щоб вона допомагала генерувати заряд. У дослідженні описано фотополімерну смолу, придатну для LCD 3D-друку складних форм. Її полімерна структура містить полярні групи, що зв’язують молекули води. Завдяки цьому зі зростанням вологості вихід енергії не падає, а збільшується. Дослідники порівняли три акрилові полімери у вигляді тонких плівок товщиною близько 200 мікрометрів. Усі вони містять групи, що добре взаємодіють із водою. Найкращі результати показав матеріал з амідними групами — його ефективність зростала навіть при 90% вологості. Потім до складу додали сульфобетаїн метакрилат — компонент із позитивними й негативними зарядами в одній молекулі. Це підсилює поляризацію і дозволяє втягувати більше води, що покращує генерацію електрики у вологому середовищі. Оптимальна концентрація становила 5%: пристрій досягав 45,6 мікроампера, 802 вольтів і 48,4 ват на квадратний метр при 90% вологості — приблизно вдвічі більше, ніж у попередніх рішень, і без додавання неорганічних компонентів. При 10% ефективність падала через втрати заряду. Моделювання показало, що вода міцно зв’язується з полімером і підсилює дипольні властивості, а спектроскопія підтвердила, що вона не утворює провідних плівок. Це дозволяє пристрою працювати ефективніше зі зростанням вологості. Теги:   3D-друк Винахід Вчені Якщо ви знайшли помилку в тексті, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter