Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна).
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
Использование трибоэлектрического эффекта в генераторах. В трибоэлектрических наногенераторах (TENG) используется этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. в этом материале. * Трибоэлектрический эффект — это тип контакта, при котором под воздействием трения вырабатывается электричество. Кроме того к трибоэлектрическому эффекту может приводить механическое удаление отдельных элементов поверхности пьезоэлектриков или пироэлектриков. Китайские ученые разработали ткань, которая использует трибоэлектрический эффект. субатомные частицы, переносящие электричество в твердых телах, - могут переходить от одного объекта к другому, генерируя.
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
После подключения электродов, электроны могут свободно перемещаться из полиуретана в полиимид. При дальнейшем контакте и разделении создается статический заряд, который можно сохранить и сбалансировать через внешнюю цепь. Полученное гибкое устройство генерировал около 1 кВ и продолжало стабильно функционировать после 5000 циклов изгиба. Наилучшая конфигурация с электродами из композита из графитовой пены на полиимиде и алюминия обеспечивает напряжение выше 3,5 кВ с пиковой мощностью более 8 мВт.
Исследователи попытались улучшить эти свойства с помощью электропрядных волокон, которые могут повысить электростатический потенциал и способность материала к захвату заряда. Инфографика, показывающая, как слои новой мембраны комбинируются с более традиционными технологиями. Один из них представляет собой разновидность нейлона, а другой называется поливинилиденфторид PVDF. Эти два слоя покрыты серебряными нанопроволоками, которые дополнительно усилены электропряденым полистиролом, помещенным между трибоэлектрической мембраной. Во время использования новой мембраны механическое движение тела при ходьбе или беге заставляет трибоэлектрические слои набирать заряд. В большинстве устройств на основе трибоэлектрических слоев материал быстро теряет заряд, что снижает производительность наногенератора. Но добавив полистирольную мембрану, ученые придали устройству способность собирать и "удерживать" заряд, благодаря чему его плотность сохраняется.
От обслуживающего персонала здесь требуется четкое понимание связей между параметрами, их влияние на обнаружительную способность средства и его устойчивость к ложным срабатываниям. Подобную подготовку персонал должен проходить на предприятии-изготовителе средства. А это дополнительные расходы, которые эксплуатирующие организации несут весьма неохотно. Сегодня магистральным направлением развития периметральных средств обнаружения является обеспечение возможности локализации места попытки пересечения периметра. Обеспечивая защиту рубежа в несколько сотен метров, периметральное СО сигналом тревоги, сформированным за время порядка нескольких секунд, сообщает о том, что где-то на этом рубеже, возможно, произошло пересечение периметра. Между генерацией сигнала тревоги средством и приемом сигнала оператором проходит время. Предположим, что по сигналу тревоги включаются соответствующие телевизионные камеры, анализируя изображение с которых оператор делает заключение о реальности угрозы. Затраты времени на формирование тревоги и ее передачу и анализ изображения каждой камеры обеспечивают запас времени на участке порядка 10 м , с которого пришел сигнал тревоги, то есть минимизируют время принятия решения оператором о характере сигнала тревоги. Помимо повышения качества охраны объекта, такие средства позволяют экономить на телевизионных камерах, предназначенных для наблюдения за периметром. Трибоэлектрические СО, к сожалению, не обеспечивают этой возможности. В самом деле, работа трибоэлектрических средств основана на регистрации заряда, возникающего в кабеле, закрепленном на заграждении. Оставляя неизменным принцип работы средства, получим, что локализацию можно обеспечить, разрезав кабель ЧЭ на куски. Но очередное подключение каждого куска к усилительному каскаду средства невозможно, так как уровень полезного сигнала чрезвычайно мал и будет забиваться шумами, вызванными коммутационными помехами. Так как частотный диапазон низкочастотного канала достаточно низкий частота среза порядка 0,6 Гц , время для успокоения канала после переключения будет составлять секунды. Это приводит к требованию очень низкой частоты переключения кусков ЧЭ, что приведет к значительной потере сигнала. Следовательно, обеспечение локализации возможно только за счет уменьшения рубежа, защищаемого средством. Однако возможны иные варианты реализации функции локализации места нарушения периметра, например, путем глубокой интеграции с системами телевизионного наблюдения. Таким образом, можно сказать, что трибоэлектрические периметральные средства обнаружения явно не исчерпали своих возможностей.
По их словам, волны, ходьба и танцы, даже ливень или клавиши компьютера в один прекрасный день могут быть использованы для управления датчиками, мобильными гаджетами и даже генераторами энергии. Articles tagged.
В Китае создали ткань, заряжающуюся от движения
Солнечные панели смогут вырабатывать энергию даже в дождь благодаря наногенераторам TENG - «Новости Электроники» Добавлено: 19 августа 2021 Команда китайских инженеров разработала новую гибридную солнечную панель, которая также может собирать энергию от падающих капель дождя. В их технологии используется трибоэлектрический эффект, при котором определенные материалы производят электрический заряд от контакта с другими материалами. Главная задача нашей компании — обеспечить максимально возможный уровень сервиса и индивидуальный подход к каждому кто хочет получить новейшую информацию в сети. Трибоэлектрические наногенераторы TENG вырабатывают заряд благодаря силам трения: подобные устройства могут применяться, например, для сбора статического электричества с одежды, автомобильных колес или сенсорных экранов.
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. Они также говорят, что деревянные конструкции могут помочь смягчить последствия изменения климата, улавливая CO2 из окружающей среды на протяжении всего срока службы материала.
И всё-таки «она вертится», как доказали исследователи во главе с Чжунлинь Ваном Zhong Lin Wang из Технологического института Джорджии США , которые взяли и использовали названный эффект для получения электроэнергии из морских волн. Трибоэлектрический микрогенератор эффективно работал лишь при сравнительно невысокой температуре воды. 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.
Другой вариант — использовать трибоэлектрический эффект, когда электрические заряды появляются из-за трения. Когда мы электризуем стеклянную палочку, потирая её о стекло, мы наблюдаем именно трибоэлектрический эффект. Именно такой кардиостимулятор описывают в Nature Communications исследователи из Китайской академии наук. Устройство сажали прямо на сердце взрослым свиньям с аритмией.
Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
«Трибоэлектрический эффект — это давно известное явление, и в этом эффекте заряды генерируются, когда две поверхности находятся в трении. С помощью трибоэлектрического эффекта солнечная панель производит энергию от движения капель дождя по своей поверхности. Поскольку трибоэлектрический эффект в основном определяется электронными и электромеханическими свойствами поверхности полупроводника.
Исследователи ИИТ Дели разработали устройство для выработки электричества из капель дождя
А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта). В трибоэлектрических наногенераторах (TENG) используется этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию.
Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
Дополнительно нужно отметить, что видимое искрообразование происходит между тыльными частями трущихся поверхностей, то есть за счёт инверсных зарядов, а не зарядов формируемых в зонах трения. К сожалению я никогда не экспериментировал в этой области физики настоящим образом, но всегда считал эту тему интересной. Из-за того, что механическое ударное воздействие переходит в электрическую энергию с достаточно высоким КПД, нас ожидают открытия новых трущихся пар, которые могут привести к созданию новых технических изделий, использующих этот эффект. Канал: "Философия, как точная наука".
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. Это произошло только в последнее время.
Деревянные детали становятся электрически заряженными из-за периодических контактов и разделений при наступлении на них - явление, называемое трибоэлектрическим эффектом. Именно этот эффект, например, позволяет воздушному шару приобретать электрический заряд при трении о волосы. Хотя этот наногенератор на данный момент является всего лишь прототипом, он все же дает понимание, как в будущем люди смогут приводить в действие устройства в своем доме, просто гуляя по комнате. 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.
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. Такие системы, по мнению разработчиков, могут использоваться повсеместно. Волокна ткани флага были очень широкими, как и говорилось выше, это один из первых прототипов генераторов электричества такого типа.
Проблемы в Intel копились десятилетиями, и инвесторы не верят, что Гелсингер спасёт компанию
В случае металлов нет нужды в изобилии контактов, для изоляторов это необходимо это и привело к образованию ошибочного мнения о роли трения. Трение — это только условие, а не причина возникновения трибоэлектричества. Для этого существует ряд практических приемов. Наэлектризованный диэлектрический порошок, попадая на поверхность диэлектрического ОК, создает на нем электростатический заряд противоположного знака. Электростатическое поле на поверхности ОК искажается при наличии дефектов, например трещин, на краях которых создаются электростатические поля рассеяния. В результате порошок оседает на краях трещин, делая их визуально различимыми. Однако выполненные работы показывают, что трибоэлектрическое заряжение материала может быть с успехом использовано во многих технологических процессах.
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. Кроме того, датчик нужно будет откалибровать, чтобы приблизить ощущения к естественным.
Трибоэлектрический микрогенератор эффективно работал лишь при сравнительно невысокой температуре воды. 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?
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.
Чжун Линь Ван: китайский ученый, совершивший прорыв в энергетике
Трибоэлектрический эффект. Поиск. Смотреть позже. Американские ученые выяснили, что трибоэлектрический эффект (появление электрических зарядов в материале из-за трения) провоцирует аномальную ориентацию больших дюн Титана. Для создания проекта, который получил название Cyber Vestis, использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье. Явление полностью основанно на микро-пьезо эффекте с переносом заряда на противоположно или менее заряженный при пьезо поляризации материал.
Создано устройство, восстанавливающее тактильные ощущения
Между тем, трибоэлектрический эффект (связанный с эффектом трения) до настоящего момента остаётся до конца не изученным. Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения.