Clemson's Nanomaterial's Institute (CNI) araştırmacıları, yeşil bir enerji kaynağı olan triboelektrik kullanarak dünyayı kablosuz olarak güçlendirmeye bir adım daha yaklaştı.
Yaklaşık bir yıl önce, CNI'deki bir fizikçi ekibi ultra basit triboelektrik nanojeneratörü (U-TENG) icat etti. Plastik ve banttan yapılan U-TENG , hareket ve titreşimden elektrik üreten küçük bir cihazdır. Çırparak veya ayaklara hafifçe vurarak, harici bir devre tarafından daha da alınan ve şarj oluncaya kadar kapasitör veya bataryada saklanan voltaj üretir.
Yaklaşık dokuz ay sonra, araştırmacılar Advanced Energy Materials dergisinde kablosuz bir TENG veya W-TENG yaptıklarını belirten bir makale yayınladılar. W-TENG de aynı U-TENG araştırmacıları tarafından yapılmıştır. W-TENG'de plastiğin yerini grafen (tek kat grafit kurşun) ve polilaktik asit (PLA) alır. PLA, pozitif ve negatif yükleri ayırmada daha iyidir, ancak bu araştırmacılar onu grafen ile eşleştirdiği için elektrik iletmede daha iyidir. U-TENG'in elektrik kapma malzemesi olan Kapton bandı W-TENG'de Teflon ile değiştirilir.
"Sonikasyon" ve PLA elyafı ile grafeni alıp 3 boyutlu bir yazıcıya doldurduktan sonra W-TENG'i başarıyla yaptılar.
“Teflon'u yüksek elektronegatif olan birçok florin grubuna sahip olduğu için, grafen-PLA ise yüksek oranda elektropozitif olduğu için kullanıyoruz. Bu, yüksek voltajları yan yana koymanın ve yaratmanın iyi bir yolu ”dedi. Çalışmanın ilgili yazarı ve Clemson'da fizik profesörü yardımcısı Ramakrishna Podila.
W-TENG, 25 standart çıkışa veya bir LCD monitöre güç sağlamak için yeterli olan maksimum 3.000 volt üretebilir. Yüksek voltaj olması nedeniyle, W-TENG kendi çevresinde kablosuz olarak algılanabilen bir elektrik alanı oluşturur. Böylece kablosuz elektrik kondansatör ve bataryalarda depolanabilir.
Sadece size enerji vermez, aynı zamanda elektrik alanını harekete geçirilmiş bir uzaktan kumanda olarak da kullanabilirsiniz. Örneğin, W-TENG'ye dokunabilir ve elektrik alanını garaj kapınızı açmak için bir 'düğme' olarak kullanabilirsiniz veya bir güvenlik sistemini etkinleştirebilirsiniz - hepsi pilsiz, pasif ve kablosuz olarak, "dedi Sai Sunil Mallineni, çalışmanın ilk yazarı ve bir Ph.D. fizik ve astronomi öğrencisi.
W-TENG uzayda, okyanusun ortasında ve hatta savaş alanında olduğu gibi çok sayıda uygulamaya sahiptir. Podila, "Gelişmekte olan birkaç ülke çok fazla enerjiye ihtiyaç duyuyor, ancak bu tür ortamlarda pillere veya elektrik prizlerine erişemeyebiliriz ve ekibin buluşu için kesin bir hayırseverlik kullanımı var" dedi. "W-TENG, bu alanlarda enerji üretmenin en temiz yollarından biri olabilir."
Araştırmacının ekibi, Clemson Üniversitesi Araştırma Vakfı aracılığıyla W-TENG'nin patentini alma sürecinde yine Mallineni tarafından yönlendiriliyor. Clemson Nanomaterials Institute yöneticisi Profesör Apparao Rao, W-TENG'yi enerji uygulamasına entegre etmek için endüstriyel ortaklarla görüştü.
Dahası, endüstriyel üretime başlamadan önce Podila, Teflon'u daha çevre dostu bir elektronegatif malzeme ile değiştirmek için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini söyledi. CNI'nin bir diğer öğrencisi olan Yongchang Dong, Kasım 2017'de Nano Energy dergisinde yayınlanan bir makalede MXene-TENG'nin gösterimi üzerine çalışmayı yönetti. CNI'den Herbert Behlow ve Sriparna Bhattacharya da bu çalışmaları veriyor.
W-TENG, alternatif, yenilenebilir enerjiler alanında bir etki yaratacak mı? Rao ekonomiye ineceğini söyledi.
“Bunu ancak bilim adamları olarak kabul edebiliriz; W-TENG'nin başarılı olması için ekonominin çalışması gerekiyor, ”dedi Rao.