Може живити невеликі пристрої. Вчені знайшли несподіваний матеріал для генерації енергії

Дослідники з Університету Іллінойсу в Урбані-Шампейні (США) вивчають способи використання шкірки помело для розробки інструментів, які можуть живити невеликі електричні пристрої та контролювати біомеханічні рухи. Про це пише портал Tech Xplore.

У помело дуже товста шкірка, яку зазвичай викидають, що призводить до значної кількості харчових відходів. Іноді цю шкірку використовують для вилучення сполук для ефірних олій або пектину, проте вчені вирішили скористатися природною пористою, губчастою структурою шкірки для інших цілей.

«Якщо ми зможемо переробляти шкірку на цінніші продукти замість того, щоб просто викидати її, ми зможемо не тільки скоротити відходи від виробництва, споживання і виробництва соку помело, а й створити більше цінності з харчових і сільськогосподарських відходів», – сказав співавтор дослідження І-Чен Ван.

Як пояснюють автори дослідження, у шкірці помело є дві основні частини – тонкий зовнішній шар і товстий білий внутрішній шар. Біла частина м’яка і на дотик нагадує губку, якщо на неї натиснути.

Під час дослідження вчені відокремили шкірку від м’якоті і видалили верхній шар. Товсту губчасту білу шкірку, що залишилася, розрізали на дрібніші шматочки і висушили методом заморозки, щоб зберегти її унікальну тривимірну пористу структуру, а потім зберігали за різних умов вологості.

Проаналізувавши хімічний склад і механічні властивості шкірки, дослідницька група використала її для створення пристроїв, здатних перетворювати механічну енергію на електрику і слугувати автономними датчиками руху. Ці пристрої використовують принцип контактної електризації.

«Коли два матеріали труться один об одного, може утворюватися статична електрика через передачу зарядів між ними. Ми хотіли вивчити, чи зможемо ми зібрати і використовувати цю електрику», – пояснив І-Чен Ван.

Як два трибоелектричні шари дослідники використовували біомасу шкірки помело і пластикову (поліімідну) плівку. Вони прикріпили електрод з мідної фольги до кожного з цих шарів і оцінили, наскільки добре отриманий пристрій може перетворювати зовнішню механічну енергію в електрику.

Вчені змогли запалити близько 20 світлодіодів, просто натиснувши пальцями на ці трибоелектричні пристрої зі шкірки помело. Вони також продемонстрували, що калькулятор або спортивний годинник можуть харчуватися винятково від подібного пристрою, якщо вони інтегровані з системою управління живленням, що включає у себе блок зберігання енергії.

«Ми також виявили, що завдяки природній пористій структурі шкірки помело трибоелектричні пристрої на її основі можуть бути дуже чутливі до сили та частоти сили. Це надихнуло нас на розробку сенсорних пристроїв, які можна прикріпити до тіла людини для біомеханічного моніторингу», – додав І-Чен Ван.