Forskere fra Clemsons Nanomaterial's Institute (CNI) er et skritt nærmere trådløs strømforsyning til verden ved hjelp av triboelektrisitet, en grønn energikilde
For rundt ett år siden oppfant et fysikerteam ved CNI den ultra-enkle triboelektriske nanogeneratoren (U-TENG). U-TENG laget av plast og tape er en liten enhet som genererer elektrisitet fra bevegelse og vibrasjon. Ved å klappe eller tappe på føttene genererte den spenning som videre mottas av en ekstern krets og lagres i kondensator eller batteri til den blir ladet.
Omtrent ni måneder senere publiserte forskerne en artikkel i tidsskriftet Advanced Energy Materials, som uttalte at de laget en trådløs TENG eller W-TENG. W-TENG er også laget av de samme forskerne i U-TENG. I W-TENG erstattes plasten med grafen (et enkelt lag med grafittbly) og polymelkesyre (PLA). PLA er bedre til å skille positive og negative ladninger, men ikke i å lede elektrisitet, på grunn av dette forskerne sammenkoblet den med grafen. Kapton-tape som er det elektrisitetsgripende materialet til U-TENG, byttes ut med Teflon i W-TENG.
Etter å ha fått grafen ved prosessen med "sonikering" og PLA-fiber og fylt den i en 3D-skriver, laget de W-TENG.
“Vi bruker Teflon fordi den har mange fluorgrupper som er svært elektronegative, mens grafen-PLA er svært elektropositiv. Det er en god måte å sidestille og skape høye spenninger, ”sa Ramakrishna Podila, tilsvarende forfatter av studien og assisterende professor i fysikk ved Clemson.
W-TENG er i stand til å generere maksimalt 3000 volt, som er tilstrekkelig til å drive 25 standarduttak eller en LCD-skjerm. På grunn av høyspenning genererer W-TENG elektrisk felt rundt seg selv som kan føles trådløst. Så den trådløse strømmen kan lagres i kondensator og batterier.
“Det kan ikke bare gi deg energi, men du kan bruke det elektriske feltet også som en aktivert fjernkontroll. For eksempel kan du trykke på W-TENG og bruke det elektriske feltet som en "knapp" for å åpne garasjeporten, eller du kan aktivere et sikkerhetssystem - alt uten batteri, passivt og trådløst, "sa Sai Sunil Mallineni, første forfatter av studien og en doktorgrad student i fysikk og astronomi.
W-TENG har mange applikasjoner som i verdensrommet, midt i havet eller til og med slagmarken. "Flere utviklingsland krever mye energi, selv om vi kanskje ikke har tilgang til batterier eller strømuttak i slike innstillinger, og det er en klar filantropisk bruk for teamets oppfinnelse," sa Podila. "W-TENG kan være en av de renere måtene å generere energi i disse områdene."
Forskerteamet blir igjen ledet av Mallineni, i prosessen med å patentere W-TENG gjennom Clemson University Research Foundation. Professor Apparao Rao, direktør for Clemson Nanomaterials Institute, diskuterte med industrielle partnere for å integrere W-TENG i energiprogrammet.
Dessuten, før Podila startet industriproduksjon, sa mer forskning må gjøres for å bytte Teflon med et mer miljøvennlig elektronegativt materiale. Yongchang Dong, en annen student ved CNI, ledet arbeidet med demonstrasjon av MXene-TENG som ble publisert i en artikkel i tidsskriftet Nano Energy nær november 2017. Herbert Behlow og Sriparna Bhattacharya fra CNI deler også ut til disse studiene.
Vil W-TENG påvirke riket av alternative, fornybare energier? Rao sa at det vil komme ned på økonomi.
“Vi kan bare ta det så langt som forskere; økonomien må trene for at W-TENG skal lykkes, ”sa Rao.