Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта). Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения.
Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения
Например, учёные разработали особую одежду, которая вырабатывает электричество во время движения человека. Также создаются специальные генераторы, которые преобразуют механические колебания, например от ветра или дождя, в электрический ток. Такие устройства очень простые и экологичные - им не нужно ископаемое топливо.
В будущем благодаря новой технологии можно будет создавать носимые электронные устройства, которые будут встроены в предметы гардероба. С их помощью станет возможным отслеживать биологические показатели для оценки риска возрастных заболеваний и контролировать показатели здоровья, в том числе выявлять патогенные микроорганизмы.
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. 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.
Гидрофобность полидиметилсилоксана с нанопирамидками имеющими весьма острый угол с поверхностями капель сводила к минимуму количество воды, оставшееся на пластике, что упрощало работу всей системы. Для выработки постоянного тока крышку надо было периодически поднимать и опускать, а электроды — держать подключёнными к выпрямителю и конденсатору. В таком режиме экспериментальный прототип питал одновременно 60 светодиодов. Хотя испытания в солёной воде давали чуть худшие результаты, смысла в эксплуатации устройства это не отменяло. Пока главной проблемой опытной установки называется снижение силы тока при росте температуры — что, кстати, позволяет надеяться на использование устройства в качестве термодатчика. И всё же для областей невдалеке от холодных течений или просто находящихся в зонах умеренного климата эксплуатация трибоэлектрических генераторов, работающих от энергии волн и запитывающих энергетически автономные системы мониторинга окружающей среды и состояния воды, может быть вполне оправданной. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Angewandte Chemie.
Падающий снег научились превращать в электричество
Трибоэлектрические периметральные средства обнаружения явно не исчерпали своих возможностей. Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. это форма электризации, которая возникает в некоторых материалах. Трибоэлектрический эффект – довольно интересное природное явление, заключающееся в том, что при трении двух материалов или веществ (например, с разной плотностью). Принцип работы наногенератора основывается на трибоэлектрическом эффекте, который собирает энергию от меняющегося электрического потенциала между дорожным покрытием и.
Шум преампа. Формула Фрииса. Трибоэлектрический эффект
With this approximation, each asperity contact during sliding is equivalent to a stationary one; there is no direct coupling between the sliding velocity and electron motion. While there is extensive experimental data on triboelectricity there is not as yet full scientific consensus on the source, [68] [69] or perhaps more probably the sources. Some aspects are established, and will be part of the full picture: Work function differences between the two materials. This is a list of materials ordered by how they develop a charge relative to other materials on the list. Johan Carl Wilcke published the first one in a 1757 paper.
Lists vary somewhat as to the order of some materials. The triboelectric charge density of the tested materials was measured with respect to liquid mercury in a glove box under well-defined conditions, with fixed temperature, pressure and humidity. It is known that this approach is too simple and unreliable. In all materials there is a positive electrostatic potential from the positive atomic nuclei, partially balanced by a negative electrostatic potential of what can be described as a sea of electrons.
Different materials have different MIPs, depending upon the types of atoms and how close they are. At a surface the electrons also spill out a little into the vacuum, as analyzed in detail by Kohn and Liang. Combined, the dipole and the MIP lead to a potential barrier for electrons to leave a material which is called the work function. Experiments have validated the importance of this for metals and other materials.
By itself it cannot explain many of the results which were established in the early 20th century.
Такие устройства очень простые и экологичные - им не нужно ископаемое топливо. Они могут использоваться для питания носимой электроники, медицинских имплантов, а также в возобновляемой энергетике. Основная сложность - сделать эти устройства достаточно гибкими, лёгкими и долговечными.
Исследователи не сообщили, сколько это может стоить и когда технология может оказаться в широком доступе. В этом отношении особенно перспективны подходы, основанные на трибоэлектрических эффектах. Дерево - превосходный строительный материал, который высоко ценится за присущую ему экологичность, низкую стоимость и эстетическую ценность», - поясняют они. Команда ученых начала с преобразования дерева в наногенератор, вставив два куска функционализированной древесины между электродами. Это шаги, которые вызывают трибоэлектрический эффект, заставляя деревянные части электрически заряжаться. Во время трибоэлектрического эффекта электроны - субатомные частицы, переносящие электричество в твердых телах, - могут переходить от одного объекта к другому, генерируя электричество. Однако есть одна проблема с изготовлением наногенератора из дерева. Дерево в основном трибонейтрально, то есть древесина не имеет реальной тенденции приобретать или терять электроны.
Эта ткань сплетена из волокон фоточувствительного материала, медных электродов малой толщины и волокон полимера, которые производит электричество благодаря трибоэлектрическому эффекту. Таким образом, эта ткань способна преобразовывать механическую энергию в электричество. Толщина гибридного материала составляет всего 0,32 миллиметра. Он легкий, гибкий, пропускает воздух. По словам разработчиков, основные компоненты недорогие. Такая ткань может быть частью элементов одежды, вставки из нее можно использовать в производстве палаток или штор, занавесок, превращая все это в источник электричества. Новинка является практически универсальным источником энергии, поскольку может работать и днем, и ночью. Речь идет не о электростанциях, а о вставках такой текстильной продукции в обычную ткань. Производительность материала не слишком велика, но ее достаточно для снабжения энергией простых электронных устройств. За минуту этот клочок ткани заряжает конденсатор на 2 мФ напряжение — около 2В.
Газета «Суть времени»
- Как работает трибоэлектрический кабель
- Как работает трибоэлектрический наногенератор?
- Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения
- Справочник химика 21
- Трибоэлектрический эффект
- Трибоэлектрический генератор | Форум ХЯС, Энергонива, Свободная Энергия, БТГ, СЕ
Читайте также
- Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
- Энергособирающий наногенератор, вдохновленный колышущимися водорослями.
- НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ
- Трибоэлектрический генератор
- Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности
Исследователи ИИТ Дели разработали устройство для выработки электричества из капель дождя
Он является одним из видов так называемой «контактной электрификации», когда одно тело, имеющее заряд, электризует другое, передавая ему это заряд. К примеру, янтарь или эбонит может получить электрический заряд при непосредственном контакте трении с шерстью. Подобные процессы происходят при взаимодействии стекла и шёлка, резины и меха, целлофана и поливинилхлорида. Сила проявления этого эффекта зависит не только от состава самих материалов, но, в некоторой степени, и от воздействия на них внешних факторов: влажности среды, окружающей температуры, шероховатости поверхностей соприкасающихся веществ и т. Подготовка материала.
И сейчас многие исследовательские группы думают над тем, как это сделать. Одно из решений — использовать пьезоэлемент. Как известно, пьезоэлектрические кристаллы при сжатии генерируют электрический ток; и кардиостимулятор мог бы получать энергию от движений, совершаемых сердцем, легкими и диафрагмой. Другой вариант — использовать трибоэлектрический эффект, когда электрические заряды появляются из-за трения.
Обычно положительно заряжаются материалы с большей диэлектрической проницаемостью так называемое правило Коэна. Всеобъемлющая теория электризации пока не построена [2] , как правило Коэна, так и сам трибоэлектрический ряд являются эмпирическими закономерностями : существуют много различных рядов [3] , и даже относительное положение в ряду не всегда описывает ход процесса. Например, известно трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло- цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк, тем самым упорядоченность вообще отсутствует.
Министерство науки и технологий и Министерство электроники и информационных технологий поддержали исследовательскую работу в рамках проекта NNetRA. Исследовательская группа также изучила основной механизм выработки электричества, когда капля воды соприкасается с твердой поверхностью, и было обнаружено, что капли соленой воды производят больше электричества.
НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ
Операция прошла успешно, и трибоэлектрический эффект позволил питать имитатор мозгового имплантата: тот выдавал 60 электрических импульсов в секунду, как это требуется. В их технологии используется трибоэлектрический эффект, при котором определенные материалы производят электрический заряд от контакта с другими материалами. Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов.
Трибоэлектрический генератор
Является типом контактной электризации, в которой некоторые материалы становятся электрически заряженными после того, как они входят в фрикционный контакт с другим материалом. Ранние эксперименты с электричеством эпохи античности, такие, как опыты Фалеса с янтарными палочками, были связаны с трибоэлектрическим эффектом, само слово «электричество» было образовано в связи с этими опытами от греческого названия янтаря др. Материалы, проявляющие трибоэлектрический эффект, принято располагать в трибоэлектрический ряд, один конец которого является положительным, а другой — отрицательным. При трении пары материалов из ряда, материал, расположенный ближе к положительному концу ряда, зарядится положительно, а другой — отрицательно.
Они также протестировали различные виды древесины, чтобы определить, могут ли определенные породы или направление резки древесины влиять на ее трибоэлектрические свойства, служа лучшей основой для покрытия. Исследователи обнаружили, что трибоэлектрический наногенератор, сделанный из радиально обрезанной ели, обычной древесины для строительства в Европе, показал наилучшие результаты. Вместе эти обработки повысили производительность трибоэлектрического наногенератора - он генерировал в 80 раз больше электроэнергии, чем натуральное дерево. Электроэнергия устройства была стабильной при постоянных нагрузках до 1500 циклов. Исследователи обнаружили, что прототип деревянного пола с площадью поверхности немного меньше листа бумаги может производить достаточно энергии для питания бытовых светодиодных ламп и небольших электронных устройств. Они успешно зажгли лампочку с помощью прототипа, когда взрослый человек прошел по нему, превратив шаги в электричество. По словам разработчиков, наногенератор также сохраняет свойства, которые делают древесину полезной для дизайна интерьера, в том числе механическую прочность и теплые цвета. Эти особенности могут способствовать использованию древесных наногенераторов в качестве источников зеленой энергии в умных зданиях.
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.
Плюсы оптического сенсора — невосприимчивость к любым электромагнитным и радиочастотным помехам; возможность блокирования ограждений особо протяженных периметров. Достоинством является отсутствие излучений электромагнитной энергии от сенсора, что затрудняет обнаружение его с помощью поисковой техники, а также полная электробезопасность. Волоконно — оптические сенсоры в виде плетеной сетки, применяют как сеточное заграждение для водной среды по защиты причалов, стоящих судов. Минусы оптического сенсора — определенная сложность процедуры сращивания при обрыве, хотя в последнее время появились технологии позволяющие проводить данную работу в полевых условиях без непосредственной сварки оптического волокна. Обеспечение блокирования в основном гибких заграждений. Электромагнитный сенсор. Первично конструкция электромагнитного сенсора была разработана и запатентована еще в середине 80 — х годов прошлого века фирмой Geoquip Великобритания и предназначалась для обнаружения вибраций заграждений созданных как из «мягких», так и «жестких» оград. Эффективность этого сенсора подтверждена многими инсталляциями, как во всем мире, так и на Украине, невзирая на высокую стоимость кабеля английского производства. В сенсоре применен полимерный магнитопласт в виде сердечника круглого сечения, который подвергается намагничиванию в момент производства. Кабель содержит два подвижных проводника, расположенных во внутренних зазорах магнитопласта. Проводники обладают возможностью свободно передвигаться при внешних воздействиях в зазорах с магнитным полем. При перемещении или вибрациях кабеля в проводниках индуцируется напряжение ЭДС подобно тому, как это происходит в обычных электромагнитных микрофонах. Поэтому данный сенсор специалисты по перимеру часто называют микрофонным кабелем, хотя существуют целый ряд специальных микрофонных кабелей, которые штатно применяются для передачи сигналов от микрофонов к усилителям звуковых сигналов. Оконечные сопротивления для такого сенсора не превышают нескольких kOm и соответственно, кабель маловосприимчив к внешним наводкам. Историческим примером, с более 20 летней историей, является электромагнитный сенсор GW400k серии Guardwire, выпускаемый компанией Geoquip Великобритания. Он применяется для блокирования оград из металлической сетки, тонкой сварной решетки, колючей проволоки, деревянных оград. Для более массивных оград тяжелых сварных или кованых решеток и т. Читайте также: Кабель hp x240 10g sfp jd097c Применение электромагнитных кабелей позволяет получать с периметра звуковые сигналы в диапазоне 3Hz — 3,8 kHz, что позволяет анализатору проводить детальный анализ сигналов от инженерного ограждения, а оператору прослушивать обстановку в зоне установки сенсора и идентифицировать вторжения при помощи слуха. Его чувствительность настолько велика, что реальные инсталляции на металлопрофиле позволяют охраннику идентифицировать речь нарушителей в непосредственной близости от его установки — настоящий распределенный вынесенный на периметр микрофон. В качестве отечественной украинской разработки необходимо упомянуть и электромагнитный кабель VibroStar-5, который создан совсем недавно как вибрационный кабель для ограждений из жестких материалов — сварные решетки различных типов, кованые заборы, профнастилы, «сэндвич» панели, деревянные заборы. Особенность VibroStar — 5 состоит в намагничивании магнитопласта и в применении усовершенствованной конструкция с двумя подвижными многожильными проводниками и двумя неподвижными проводниками, предназначенными для обеспечения схем коммутации оконечных элементов для выполнения требований зарубежных анализаторов, работающих с микрофонными кабелями. Имеется и пятый одножильный проводник дренажный соединенный с алюминиевым экраном. Плюсы электромагнитного сенсора. Обеспечение работы на любых видах ограждений. Низкая чувствительность к электромагнитным наводкам, на конце сенсорного кабеля устанавливается оконечный резистор номиналом от 200Oм до 4kOм. Возможность прослушивать охранником обстановки в зоне действия сенсора и идентифицировать вторжения на слух. Длина одной зоны до 400 метров.
Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. Трибоэлектрический эффект вызывает накопление электростатического заряда на шерсти из-за движений кошки. Кроме того к трибоэлектрическому эффекту может приводить механическое удаление отдельных элементов поверхности пьезоэлектриков или пироэлектриков. Трибоэлектрические наногенераторы преобразуют механические движения в электричество и способны вырабатывать электроэнергию из любых видов микроколебаний.
Как работает трибоэлектрический наногенератор?
- Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности
- Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
- Трибоэлектричество
- В Солнечной системе обнаружили электрическую луну
- Triboelectric effect - Wikipedia
- Все самое интересное из мира IT-индустрии