Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали эластичную и водонепроницаемую ткань, которая превращает энергию, генерируемую движениями тела, в электрическую энергию. Об этом сообщает портал Alpha Galileo. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Важнейшим компонентом «умной ткани» является полимер, который при нажатии или сжатии преобразует механическое напряжение в электрическую энергию. Он также изготовлен из эластичного спандекса в качестве базового слоя и интегрирован с резиноподобным материалом, что делает его прочным, гибким и водонепроницаемым.

Стирка, складывание и сминание ткани не приводили к снижению производительности, и она могла поддерживать стабильную электрическую мощность до пяти месяцев, демонстрируя свой потенциал для использования в качестве «умного текстиля» и носимого источника питания.

Ученый-материаловед, профессор NTU Ли Пуи Си, который руководил исследованием, отметил: «Наш прототип продолжает хорошо функционировать после стирки и сминания. Мы думаем, что его можно вплести в футболки или интегрировать в подошвы обуви, чтобы собирать энергию от мельчайших движений тела и передавать электричество для питания носимых мобильных устройств».

Ткань-прототип вырабатывает электричество сразу двумя способами: при сжатии или натяжении (используя пьезоэлектричество) и при контакте или трении с другими материалами, такими как кожа или резиновые перчатки (используя трибоэлектрический эффект).

Чтобы сделать прототип, ученые сначала изготовили растягивающийся электрод путем трафаретной печати «чернил», содержащих серебро и стирол-этилен-бутилен-стирол (СЭБС) – эластичный, водонепроницаемый резиноподобный материал. Затем этот растягивающийся электрод прикрепляли к куску нановолоконной ткани, состоящей из двух основных компонентов: PVDF-HPF-полимера (поливинилиденфторида в сочетании с гексафторпропиленом), который создает электрический заряд при сжатии, сгибании или растяжении, и бессвинцовые перовскиты – перспективный материал, применяемый для новых поколений солнечных элементов и светодиодов.

Аспирант NTU Цзян Фэн, участник исследовательской группы, объяснил: «Внедрение перовскитов в PVDF-HPF увеличивает электрическую мощность прототипа. Мы выбрали бессвинцовые перовскиты как более экологичный вариант. Интеграция в PVDF-HPF придает хрупким перовскитам исключительную механическую прочность и гибкость».

Результатом стал прототип ткани, который вырабатывает 2,34 Вт электроэнергии на квадратный метр материала – этого достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как светодиоды и промышленные конденсаторы.

Чтобы продемонстрировать, как может работать их прототип ткани, ученые NTU показали, как непрерывное постукивание рукой по куску ткани размером 3 см на 4 см может зажечь 100 светодиодов или зарядить различные конденсаторы, которые являются устройствами, которые хранят электрическую энергию и находятся в устройствах. как мобильные телефоны.

Ученые показали, что их ткань может использовать энергию различных движений человека, прикрепляя ее к руке, ноге, кисти и локтю, а также к стелькам обуви, и делает это, не сковывая сами движения.

Профессор Ли подчеркнул: «Несмотря на увеличение емкости аккумуляторов и снижение энергопотребления, источники питания для носимых устройств по-прежнему требуют частой замены аккумуляторов. Наши результаты показывают, что наш прототип ткани для сбора энергии может использовать энергию вибрации от движений тела человека для потенциального продления срока службы батареи или даже для создания систем с автономным питанием. Насколько нам известно, это первое гибридное энергетическое устройство на основе перовскита, которое является стабильным, растяжимым, дышащим, водонепроницаемым и в то же время способным обеспечивать выдающиеся электрические характеристики».

Сейчас команда исследователей NTU Singapore изучает, как можно приспособить одну и ту же ткань для дополнительного сбора различных других форм энергии.

Вам может понравиться

Forbes: Новые данные Gaia показывают, что астероидов в 10 раз больше, чем считали учёные

Согласно первым анализам нового массива данных, полученного с космического телескопа «Гайя» (Gaia) Европейского космического агентства (ЕКА), обнаружилось в 10 раз большее число астероидов, чем ранее предполагали астрономы. Об этом сообщает

TechXplore: Швейцарские исследователи разработали носимый текстильный экзомускул

Исследователи из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) в Швейцарии разработали носимый текстильный экзомускул, который представляет собой дополнительный слой искусственных мышц и предназначен для увеличения силы верхней части тела и

Белок из растительных отходов способен очищать воду от загрязнения тяжёлыми металлами

Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) в сотрудничестве с коллегами из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) в  Швейцарии создали мембрану из побочных продуктов производства растительного масла,
Погода в России: