Американские ученые выяснили, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения) провоцирует аномальную ориентацию больших дюн Титана. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и. Исследователи полагают, что золото не является ключом к эффективности электрогенератора нового типа – в принципе, в трибоэлектрическом генераторе может работать любой металл.
Как работает трибоэлектрический наногенератор?
- ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
- Новости по теме:
- Обувь с портами для зарядки телефона
- Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
- Ученые научились получать электричество из человека
- Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
Трибоэлектрический эффект
С помощью трибоэлектрического эффекта солнечная панель производит энергию от движения капель дождя по своей поверхности. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. в этом материале. * Трибоэлектрический эффект — это тип контакта, при котором под воздействием трения вырабатывается электричество. Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей. Для создания проекта, который получил название Cyber Vestis, использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье. Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора.
Создано устройство, восстанавливающее тактильные ощущения
Технологии Мы ежедневно пользуемся различными планшетами, телефонами, бытовой техникой, всевозможными приборами по уходу за собой и своим домом, но вместе с этим возрастает и количество потребляемой нами энергии. Учитывая, что наши потребности в этом полезном ресурсе с каждым днем увеличиваются, то можно сделать логичный вывод, что назревает новая энергетическая проблема. К счастью, ученые изучили проблему нехватки энергетических ресурсов и нашли, возможно, самый обильный и устойчивый источник возобновляемой энергии. Статическое электричество может стать спасением человечества от энергетического кризиса Как работает трибоэлектрический наногенератор? Еще в Древней Греции заметили, что если потереть кусочек янтаря о шерсть животного, то он начнет притягивать мелкие частицы и пыль. Именно оно вдохновило ученых на поиски способа сбора статической энергии из океана, воздуха и даже движения нашего тела.
Во время активной прогулки обувь генерирует достаточное количество энергии для зарядки телефона и других современных гаджетов. Встроенные в обувь генераторы помогут зарядить ваш гаджет Следует отметить, что у большинства новых технологий существует множество недостатков. Как часто это и бывает, изобретенный источник энергии уже активно критикуется экологическими активистами ввиду отсутствия какой-либо информации о потенциальном вреде новейших генераторов для морской жизни. Кроме того, вопрос о том, возможно ли создать массовое производство сферических генераторов и применить их на практике, пока не имеет своего достойного ответа.
Компактность TENG позволяет использовать их в качестве носимых устройств, которые могут использовать движение тела для питания электроники. Один из них представляет собой разновидность нейлона, а другой называется поливинилиденфторидом ПВДФ. Оба слоя покрыты серебряными нанопроводами, которые дополнительно усилены электропряденым полистиролом. При ношении ткани механическая энергия движения тела при ходьбе или беге преобразуется в электрическую, которую можно использовать для питания электронных устройств. При этом, ученым, которые разработали новую трибоэлектрическую ткань удалось сделать ее использование более комфортным, сделав ее гибкой и воздухопроницаемой.
Иллюстрация Zhong Lin Wang et al. Сначала г-н Ван работал с привычным трибоэлектричеством, «обуздывая» взаимодействие двух твёрдых тел. Но затем, построив микрогенератор такого типа, задумался: кто сказал, что явление ограничивается лишь этим случаем? Теоретически нечто подобное должно происходить и в жидкостях, и если трение двух твёрдых тел в микрогенераторе дало достаточно электричества для подзарядки мобильного телефона, то неужели жидкостное трение подкачает?.. Воде просто нужен партнёр, рассуждал учёный, электронные параметры которого были бы хоть сколько-нибудь близки к ней. Быть может, некий пластик? Так в итоге и оказалось.
Ученые нашли самый обильный источник возобновляемой энергии
Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов. Трибоэлектрический эффект. Поиск. Смотреть позже. в этом материале. * Трибоэлектрический эффект — это тип контакта, при котором под воздействием трения вырабатывается электричество. Благодаря трибоэлектрическому эффекту, материалы собирают заряд, образующийся в результате их соединения/разъединения, который затем передают через контакт. Китайские ученые разработали ткань, которая использует трибоэлектрический эффект. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов.
Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов
В настоящее время оборудование исследовательской группы может питать 100 светодиодных ламп и датчиков температуры. Две пластиковые ленты в этом фрикционном наномоторе, по существу, играют роль трибоэлектрических пленок. В работе наногенератор использует эффект Бернулли, который говорит, что, когда горизонтальная скорость потока жидкости увеличивается, давление уменьшается. И в этой системе, когда поток воздуха стабилен, две ленты будут демонстрировать динамические характеристики быстрого и периодического контакта, и разделения благодаря эффекту Бернулли. Ян Я, исследователь из Пекинского института наноэнергетики и систем Китайской академии наук и руководитель лаборатории Micronano Energy and Sensing, говорит: «Вы можете собрать весь ветерок в повседневной жизни. В будущем Ян Я и его коллеги также надеются объединить это устройство с небольшими электронными устройствами, такими как мобильные телефоны, для обеспечения их экологически безопасной электроэнергией. Ян Я также стремится сделать устройство больше и мощнее.
Трибоэлектрический эффект возникает при контакте металлов и изоляторов вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов или возникающий заряд пренебрежимо мал. Основной результат трения — это увеличение площади фактического контакта, более частые контакты старых поверхностей и образование новых. Особенно рады такому источнику энергии могут быть туристы, военные, любители охоты и рыбалки. Материал можно складывать и гнуть, как угодно. Он работает по-прежнему хорошо даже после 500 сгибаний. Выработка электричества прекращается, если материал намокает, но, если его высушить, генерация возобновляется. Цонг Лин Ванг с коллегами уже несколько лет подряд работают над созданием портативного источника электричества, основой которых являются системы преобразования механической энергию в электрическую. Одним из прототипов текущей системы был генерирующий энергию флаг. Его подвешивали на шар, наполненный гелием. Ветер развевал флаг, благодаря трению вырабатывалось электричество.
Животных разделили на три группы: контрольную, в которой никаких операций не проводилось, и две группы с удаленным участком большеберцового нерва. Тактильные ощущения исследовали с помощью проволочной сетки фон Фрея. Крыса стоит на сетке, а снизу на ее лапу оказывают давление с помощью специального наконечника. Когда крыса чувствует давление, она поднимает лапу, а прибор автоматически регистрирует силу воздействия. Credit: ACS Nano Ученые надеются, что в будущем устройство можно будет вживлять в любой участок тела, где требуется восстановить тактильные ощущения. Процедура имплантации проста, датчик выполнен из биосовместимого материала, безопасного для организма человека, и не требует обслуживания. Исследователи проверили долговечность TENG-IT в смоделированных биологических условиях в течение 26 дней, но в идеале устройство должно исправно работать в течение многих лет. В первую очередь потребуется уменьшить его размер. Также потребуется учитывать часть тела, в которую будет помещено устройство, расположение нервов и количество сенсорных нейронов, связанных с нервом.
Чтобы повысить эффективность устройства, была изменена текстура этих органических слоев. Их покрыли микроскопическими желобами, которые по-особому реагируют на падающие капли, при этом нижний слой выступает в роли электрода как для TENG, так и для самих фотоэлементов. Читайте также: Разработана новая технология сверхбыстрой 3D-печати мебели видео Поскольку полимеры абсолютно прозрачны, солнечный свет без помех проходит сквозь них и попадает на фотоэлементы, которые вырабатывают дополнительную энергию от ударов дождевых капель. Ученые отмечает, что эта простая концепция демонстрирует новые, более эффективные способы сбора энергии в самых неблагоприятных погодных условиях.
Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
Поэтому появляются редкие, но сильные нисходящие потоки. Достигая поверхности Титана, эти потоки вызывают ветра в направлении с востока на запад и метановые бури, которые перестраивают дюны. Титан, подобно Земле, имеет атмосферу и разнообразную поверхность, которая состоит из углеводородных гор, озер и морей. Его атмосфера на 98,4 процента состоит из азота, а также метана и водорода.
Достигая поверхности Титана, эти потоки вызывают ветра в направлении с востока на запад и метановые бури, которые перестраивают дюны.
Титан, подобно Земле, имеет атмосферу и разнообразную поверхность, которая состоит из углеводородных гор, озер и морей. Его атмосфера на 98,4 процента состоит из азота, а также метана и водорода. Спутник в шесть раз легче Земли и имеет более плотную атмосферу.
Полярность и сила создаваемых зарядов различаются в зависимости от материалов, шероховатости поверхности, температуры, деформации и других свойств. Опытным путем были найдены трибоэлектрические ряды впервые Иоганом Вильке в 1757 : вещество, расположенное в верхней части ряда при контакте будет заряжено положительно, а то что ниже — будет заряжено отрицательно. Некоторые из рядов представлены в таблице: Существует и трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло-цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк. Человек, идущий по ковру или снимающий нейлоновую рубашку или ёрзающий в автокресле, может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более. Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, поскольку поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха. Самолет в полёте «трётся» о воздух и накапливает трибоэлектрический заряд.
В NASA есть «правило трибоэлектрификации», согласно которому они отменяют запуск ракеты, если предполагается, что ракета-носитель пройдет через определенные типы облаков.
Хотя трибоэлектричество и приводит в некоторых ситуациях к нежелательному накоплению электрических зарядов в диэлектриках, как например на синтетической ткани, тем не менее трибоэлектрический эффект применяется сегодня при исследовании энергетического спектра электронных ловушек в твердых телах, а также в минералогии для исследования центров люминесценции, минералов, определения условий образования пород и их возраста. Трибоэлектрические наногенераторы TENG Трибоэлектрический эффект кажется на первый взгляд энергетически слабым и неэффективным, в силу малой и нестабильной плотности электрического заряда участвующего в данном процессе. Однако группа ученых из Технологического университета штата Джорджия нашли путь улучшения энергетических характеристик эффекта. Способ заключается в том, чтобы возбуждать наногенераторную систему в направлении наиболее высокой и стабильной выходной мощности, как это обычно осуществляется применительно к традиционным индукционным генераторам с магнитным возбуждением. В совокупности с грамотно разработанными схемами умножения получаемого напряжения, система с внешним самозарядным возбуждением способна показать плотность заряда более чем в 1,25 мКл на квадратный метр.
Напомним, что получаемая электрическая мощность пропорциональна квадрату данной величины. Разработка ученых открывает реальную перспективу для создания в ближайшем будущем практичных и высокопроизводительных трибоэлектрических наногенераторов TENG, ТЭНГ для зарядки портативной электроники энергией, получаемой по сути от повседневных механических движений тела человека. Наногенераторы обещают иметь малый вес, низкую стоимость, а также позволят выбирать для их создания те материалы, которые будут наиболее эффективно генерировать на низких частотах порядка 1-4 Гц. Более перспективной на данный момент считается схема с внешней накачкой заряда подобно индукционному генератору с внешним возбуждением , когда часть вырабатываемой энергии используется для поддержания процесса генерации и увеличения плотности рабочего заряда. По замыслу разработчиков, разделение емкостей генератора и внешнего конденсатора позволит возбуждать генерацию через внешние электроды без непосредственного воздействия на трибоэлектрический слой. При рациональной конструкции модуля возбуждения заряда, накопленный в нем заряд может быть пополнен по обратной связи от самого ТЭНГ во время процесса разрядки.
Таким образом и достигается самовозбуждение ТЭНГ. В ходе исследования ученые изучают влияние на эффективность генерации различных внешних факторов, таких как: тип и толщина диэлектрика, материал электродов, частота, влажность и т. На данном этапе трибоэлектрический слой ТЭНГ включает в себя полиимидную диэлектрическую пленку Каптон толщиной 5 мкм, а электроды делают из меди и алюминия.
Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
Если говорить о коррозии, то в самом общем смысле это термодинамический процесс самопроизвольного разрушения металла при взаимодействии с окружающей средой. Первопричиной коррозии является состояние неравновесия между металлом и окружающей средой — металлу выгоднее раствориться, чем удерживать строгую кристаллическую решетку. Он бы хотел «развалиться», а не держаться изо всех сил. Для того чтобы остановить коррозию необходимо помочь металлу — сделать так чтобы ему было удобнее находиться в нормальном состоянии. Для этого используют трибоэлектрические генераторы. Для защиты трубопроводов внутрь трубы устанавливают трибогенераторы-«ежики» рис. При движении жидкости внутри трубы происходит ее трение об разветвленную поверхность «ежиков», за счет чего вырабатывается необходимое количество электроэнергии. Ее избыток отводится на «землю», тем самым балансируя происходящие термодинамические процессы и останавливая коррозию.
За решеткой радиатора устанавливается трибоэлектрический генератор рис. Во время движения и стоянки автомобиля за счет трения о генератор частичек вещества, находящихся в воздухе, происходит выработка электроэнергии. Ее достаточно для защиты авто от процессов коррозии, происходящих на поверхности металлов.
В этом случае трибоэлектрический кабель выступает в роли трибоэлектрического датчика. Для повышения надежности охраны кабели могут монтироваться на ограждении в несколько рядов, располагаться «змейкой». Длина охраняемого участка — до 500 м. При наложении на кабель оплетки из металлической ленты и заполнении гидрофобом, его можно прокладывать в грунте для предотвращения проникновения через подкоп.
Трибоэлектрические кабели используются в современных охранных системах: «Гюрза», «Лиана», «Микрос 102», «Годограф», «Багульник», «Тополь», «Мурена» и других. При этом у каждой системы свои особенности применения трибоэлектрического кабеля, свой алгоритм обработки сигнала. Мы постарались создать трибоэлектрический датчик, отвечающий запросам многих систем охраны периметра, а также учесть особенности эксплуатации их в различных охранных системах. В случае применения двух а иногда и трёх зонной защиты, один из чувствительных элементов ЧЭ проложен по полотну заграждения, а второй или третий — по спирали армированной колючей ленты АКЛ. В этом случае особую роль играет чувствительность кабеля на АКЛ: для нейтрализации ложного сигнала из-за, к примеру, воздействия ветра на гибкую проволоку, и её, соответственно, отклонение и деформацию, приходится увеличивать зону нечувствительности.
От такого наногенератора уже можно запитать автомобильные фары. Представляя новинку публике, Ванг и его аспирант Янчао Мао Yanchao Mao установили свой наногенератор на игрушечную машинку, и дали от него ток на светодиодную лампочку. Когда машинка ехала, лампочка мигала. Ученые полагают, что у их разработки есть большой потенциал, поскольку в наше время экономить топливо стараются все.
Областью трибологических исследований являются процессы трения, изнашивания и смазки. Трибоэлектрический эффект очень непредсказуем, и можно сделать лишь широкие обобщения. Всеобъемлющая теория электризации пока не построена, но выявлено много эмпирических закономерностей. Правило Коэна: материал с более высокой диэлектрической постоянной получает положительный заряд. Правило Коэна получило подтверждение более чем для 400 веществ. Полярность и сила создаваемых зарядов различаются в зависимости от материалов, шероховатости поверхности, температуры, деформации и других свойств. Опытным путем были найдены трибоэлектрические ряды впервые Иоганом Вильке в 1757 : вещество, расположенное в верхней части ряда при контакте будет заряжено положительно, а то что ниже — будет заряжено отрицательно. Некоторые из рядов представлены в таблице: Существует и трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло-цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк.
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
| Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию | По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. |
| Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов | В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру. |
| В Китае создали ткань, заряжающуюся от движения | В его основе лежит трибоэлектрический генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток с помощью трибоэлектрического эффекта и электростатической индукции. |
Ученые создали гибкие графеновые трибоэлектрические генераторы
Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. Явление полностью основанно на микро-пьезо эффекте с переносом заряда на противоположно или менее заряженный при пьезо поляризации материал. В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. Ученые предложили новое устройство для генерации электроэнергии из океанских волн с помощью трибоэлектрического эффекта.
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАШИТЫ ПЕРИМЕТРА. ПРОГНОЗ НА ЗАВТРА
| Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения | Трибоэлектрический эффект как физическое явление не обладает ярко выраженными признаками, что объясняется низкой плотностью образующихся при трении зарядов. |
| Гибридная ткань преобразует в электричество солнечный свет и механическую энергию | Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. |
| Иностранные новости. | | Трибоэлектрические генераторы могут дополнить наногенераторы, которые используют пьезоэлектрический эффект для создания тока путем сгибания нанопроводов из оксида цинка. |
Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
Согласно заявлению ИИТ Дели, устройство состоит из специально разработанных нанокомпозитных полимеров и контактных электродов и может генерировать мощность в несколько милливатт мВт , которой достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как часы, цифровые термометры, радиочастотные передатчики, медицинские датчики. По сравнению с традиционными методами, такими как использование пьезоэлектрического эффекта, он может генерировать значительно больше электроэнергии. Лучший пример, который мы видим, — это сверкающие огни, когда мы перемещаем одеяла или куртки.
Эту технологию также можно использовать в датчиках автономного питания и для развития сенсорных технологий в целом. Поэтому в будущем трибоэлектрические наногенераторы найдут такую форму применения, о которой пока что мы даже и не слышали», — заключил г-н Ван.
Однако выполненные работы показывают, что трибоэлектрическое заряжение материала может быть с успехом использовано во многих технологических процессах. Сера, осажденная на алюминий, была поляризована приложенным полем. Повторное освещение дало скрытое изображение , которое было проявлено с использованием трибоэлектрического эффекта, перенесено на бумагу и зафиксировано на ней плавлением нанесенных частиц битума. Эти методы могут быть использованы для исследования гидродинамики потоков в пневмотранспортных установках , смесителях, аппаратах с псевдоожиженным слоем и циклонах. Наиболее изучены эти процессы при движении закрученного двухфазного газ — твердые частицы потока в циклоне [41].
Укрупнившиеся частицы загрязнений под действием гравитационных и инерционных сил выпадают в отстойник. Коэффи1Д1ент отсева загрязнений при совместном использовании циклонного трибоэлектрического эффектов повышается [c.
Он преобразует одно медленное колебание волны в несколько более мелких вращений для достижения большего трибоэлектрического эффекта. Таким образом, никогда не прекращающееся океанское волнение может стать источником энергии для различного исследовательского оборудования. Понравился пост? Есть что сказать?
Газета «Суть времени»
- Содержание
- 'трибоэлектричество'
- ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАШИТЫ ПЕРИМЕТРА. ПРОГНОЗ НА ЗАВТРА
- Трибоэлектрическая серия
Наногенератор получает энергию от трения колеса о землю
| Как работает трибоэлектрический кабель | Принцип работы ткани основывается на трибоэлектрическом эффекте, известным по появлению статического электричества после соприкосновения определенных материалов. |
| Необычный волновой генератор сгенерирует электричество трением искусственного меха | Техкульт | Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга. |
| Трибоэлектрический генератор | Трибоэлектрической эффект обусловлен трением между проводником и изолятором, вследствие чего возникает электрический заряд. |
| Падающий снег научились превращать в электричество | Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. |
В Китае создали ткань, заряжающуюся от движения
Благодаря трибоэлектрическому эффекту, материалы собирают заряд, образующийся в результате их соединения/разъединения, который затем передают через контакт. Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте. Вода и пластик, оказывается, способны использовать трибоэлектрический эффект не хуже, чем две твёрдые поверхности, — и при любой влажности воздуха. В их технологии используется трибоэлектрический эффект, при котором определенные материалы производят электрический заряд от контакта с другими материалами.