Используя только движение: автономный датчик выдаёт электричество и свет одновременно

Исследователи из южнокорейского Научно-технического института Тэгу Кенбук (DGIST) разработали автономный датчик. В новинке движение и оказываемое на механическое давление используются для одновременной выработки электричества и света.


Так, в лабораторных условиях один из учёных сгибал и разгибал локоть с надетым на него бандажом (налокотник на липучках) в тёмном помещении, и в проделанном в бандаже окошке мигал свет. Читатели из числа туристов, дачников и охотников наверняка вспомнят при этом фонарик с динамо-машиной типа «жучок»: пока часто-часто тискаешь его, он светит. По такому же принципу работает велосипедное динамо: пока колесо крутится, лампочка на руле горит. Но южнокорейские новаторы пошли иным путём.



Внимание изобретателей привлекли Трибоэлектрические наногенераторы (TENG) и механолюминесценция (МЛ) как «зелёные» технологии, которые могут генерировать электричество и выдавать параллельно свет соответственно без внешнего источника энергии.

Поясним, что «трибоэлектрический» происходит от греческих слов со значением «тереть» и «янтарь», подразумевая перенос электронов между материалами. Механолюминесценция — это явление, при котором свет излучается, когда определенные материалы подвергаются механическому воздействию.

В иных исследованиях учёные в основном фокусировались на этих двух технологиях по отдельности или просто комбинировали их. Кроме того, стабильность выходной мощности TENG и недостаточная продолжительность свечения материалов с МЛ были серьёзными ограничениями для практического применения.

Исследователи из Кореи разработала систему, которая одновременно генерирует электричество и свет с помощью движения и давления. Они добавили светоизлучающие частицы сульфида цинка и меди (ZnS и Cu) в подобный каучуку материал полидиметилсилоксан (PDMS). Таким образом они создали одноэлектродную структуру на основе серебряных нанопроводов для повышения эффективности. Образец полученного устройства не теряет работоспособность даже после многократного нажатия, более 5000 раз, и стабильно генерирует напряжение до 60 вольт (В) и ток до 395 наноампер (нА).

Исследование, как считают его авторы, выходит за рамки чисто научного интереса — изобретение применимо в реальных условиях. В частности, появилась возможность отправлять световые сигналы бедствия (SOS) в чрезвычайных ситуациях, при тех же действиях спасателей или во время стихийных бедствий. А также новшество пригодилось бы при глубоководных операциях: устройство стабильно функционирует под водой. Поскольку аккумулятор не требуется, новинка является экологически чистой и устойчивой.