Energia jest nieustannie wokół ludzi w wielu formach - w świetle słonecznym, cieple w pomieszczeniu, a nawet w ruchach samych ludzi. Cała ta energia jest zwykle po prostu „marnowana” dla ludzkiej cywilizacji, ale potencjalnie można ją wykorzystać do zasilania mobilnych i nadających się do noszenia gadżetów - od czujników biometrycznych po inteligentne zegarki. Naukowcy z Uniwersytetu w Oulu (Finlandia) odkryli minerał o strukturze krystalicznej perowskitu, którego właściwości pozwalają na jednoczesne wydobywanie energii z wielu różnych źródeł.
Perowskity to rodzina minerałów, z których wiele okazuje się obiecujących ze względu na ich zdolność do jednoczesnego wydobywania jednego lub dwóch rodzajów energii. Na przykład jeden z członków tej rodziny może nadawać się do przekształcania energii słonecznej w energię elektryczną. Drugi jest lepszy w pozyskiwaniu energii ze zmian temperatury i ciśnienia, które mogą wystąpić podczas ruchu. Nazywa się je odpowiednio materiałami piroelektrycznymi i piezoelektrycznymi.
Czasami oczywiście jeden rodzaj energii nie wystarcza jako źródło. Pewna forma energii może nie zawsze być dostępna - przy pochmurnej pogodzie lub gdy człowiek się nie porusza. Dlatego naukowcy opracowali urządzenia, które mogą wydobywać wiele form energii. Ale te urządzenia wymagają różnych materiałów, przez co są zbyt nieporęczne, aby można je było stosować w urządzeniach kompaktowych.
The Applied Physics Letters opublikował wyniki badania przeprowadzonego przez Yang Baia i jego współpracowników z University of Oulu. Naukowcy zbadali specyficzny rodzaj perowskitu zwany KBNNO, który prawdopodobnie jest zdolny do wydobywania różnych form energii. Jak wszystkie perowskity, KBNNO jest materiałem ferroelektrycznym wypełnionym maleńkimi dipolami elektrycznymi, podobnymi do małych strzałek kompasu w magnesie.
Kiedy ferroelektryczny materiał podobny do KBNNO ulega zmianom temperatury, jego dipole ulegają przemieszczeniu, a tym samym indukowany jest prąd elektryczny. Ładunek elektryczny jest również gromadzony zgodnie z kierunkiem momentu dipolowego. Odkształcenie materiału prowadzi do tego, że pewne jego fragmenty przyciągają lub odpychają ładunek, co ponownie prowadzi do wytworzenia prądu.
Naukowcy badali wcześniej właściwości fotowoltaiczne i ogólne ferroelektryczne KBNNO, ale badanie to zostało przeprowadzone w temperaturze 200 stopni poniżej zera i nie skupili się na właściwościach temperatury i ciśnienia materiału. W nowym badaniu Yang Bai po raz pierwszy zauważa, że wszystkie te właściwości materiału, które pojawiają się w temperaturze pokojowej, zostały ocenione.
Eksperymenty wykazały, że chociaż KBNNO jest dobry do wytwarzania energii z ciepła i ciśnienia, nie jest tak dobry jak inne perowskity. Być może najbardziej imponującym odkryciem naukowców była możliwość modyfikacji składu KBNNO w celu poprawy jego właściwości piroelektrycznych i piezoelektrycznych. W ten sposób można „dostosować” wszystkie te właściwości i wykorzystać je tak efektywnie, jak to tylko możliwe. Young Bai i jego koledzy badają możliwość ulepszenia KBNNO za pomocą sodu.
Yang Bai powiedział również, że ma nadzieję stworzyć w przyszłym roku prototypowe urządzenie, które będzie pozyskiwać energię z różnych źródeł. Jego proces produkcji jest prosty, więc technologia może zostać skomercjalizowana w ciągu kilku lat po zidentyfikowaniu przez naukowców najlepszego materiału.
Film promocyjny:
Zdaniem Yang Baia technologia ta może doprowadzić do przyspieszenia rozwoju w obszarach Internetu rzeczy i inteligentnych miast, w których energochłonne czujniki i urządzenia mogą mieć stały dostęp do energii.
Taki materiał prawdopodobnie znajdzie zastosowanie w bateriach urządzeń, zwiększając ich efektywność energetyczną i zmniejszając potrzebę częstego ładowania. Pewnego dnia Yang Bai uzupełni swoją narrację, a użytkownik nigdy nie będzie musiał w ogóle ładować swojego gadżetu. Baterie urządzeń kompaktowych w nowoczesnym sensie mogą generalnie pozostać przeszłością.
Ale fakt, że znaleziono teoretyczny sposób na rezygnację z baterii w gadżetach, nie oznacza ani, że wkrótce pojawią się produkty wykorzystujące tę technologię, ani że technologia ta zostanie kiedykolwiek wdrożona.
Czy kiedykolwiek pojawią się urządzenia do noszenia, a nawet smartfony bez baterii, które w zupełności wystarczą na energię znajdującą się w przestrzeni, ale jest tracona, ponieważ nie ma skutecznej metody jej wydobycia?
Na podstawie materiałów z sciencedaily.com
OLEG DOVBNYA