«Умный Текстиль» Превращает Движения Тела В Источник Энергии

{h1}

Согласно новому исследованию, ткань, предназначенная для питания носимых устройств путем сбора энергии как от солнечного света, так и от движений тела, может быть изготовлена ​​на стандартной промышленной ткацкой машине.

Согласно новому исследованию, ткань, предназначенная для питания носимых устройств путем сбора энергии как от солнечного света, так и от движений тела, может быть изготовлена ​​на стандартной промышленной ткацкой машине.

Ученые из Китая и США продемонстрировали, как кусок «умного текстиля» размером с перчатку может непрерывно приводить в действие электронные часы или заряжать мобильный телефон, используя солнечный свет и мягкие движения тела.

В основе ткани лежат недорогие, легкие полимерные волокна, покрытые металлами и полупроводниками, которые позволяют материалу собирать энергию. Эти волокна затем сплетаются вместе с шерстью на высокопроизводительном коммерческом ткацком оборудовании для создания текстиля толщиной всего 0,01 дюйма (0,32 мм). [Топ 10 изобретений, которые изменили мир]

«Это очень деформируемый, дышащий материал, способный приспосабливаться к изгибам поверхности человека и биомеханическим движениям», - сказал Син Фань, один из изобретателей ткани и доцент химического машиностроения в Чунцинском университете в Китае. «И этот подход позволяет легко интегрировать силовой текстиль с другими функциональными волокнами или электронными устройствами для формирования гибкой системы с автономным питанием».

В статье, опубликованной в сети 12 сентября в журнале Nature Energy, исследователи описали, как они использовали послойный процесс, аналогичный тому, который применяется в полупроводниковой промышленности. Используя этот метод, они покрыли полимерные волокна различными материалами, чтобы создать солнечные элементы в виде кабеля, которые генерируют электричество от солнечного света, а также так называемые трибоэлектрические наногенераторы (ТЭНГ).

ТЭНГ основаны на трибоэлектрическом эффекте, благодаря которому некоторые материалы становятся электрически заряженными при трении о другой тип материала. Когда материалы находятся в контакте, электроны перетекают от одного к другому, но когда материалы разделены, один, получающий электроны, будет удерживать заряд, сказал Фан.

Если эти два материала затем соединяются цепью, небольшой ток протекает для выравнивания зарядов. Благодаря постоянному повторению процесса, можно генерировать переменный электрический ток для выработки энергии, добавил вентилятор.

Изменяя модели и конфигурации текстиля, исследователи обнаружили, что они могут настроить выходную мощность и настроить ее для конкретных применений, совместив TENG с направлением движений тела, чтобы они могли захватывать как можно больше энергии, или используя различные шаблоны для условий высокой освещенности и низкой освещенности.

«Это очень важно. Различные приложения предъявляют разные требования. Например, требования к напряжению сотового телефона отличаются от требований к электронным часам», - сказал Фан в интервью WordsSideKick.com. «Кроме того, люди, идущие между зданиями в Лондоне, могут иметь меньше солнечного света, чем те, кто бегает по пляжу в Калифорнии». [Галерея: футуристический «умный текстиль» объединяет моду с технологией]

По словам Фана, команде еще предстоит провести долговременные испытания на долговечность, но после 500 циклов изгиба производительность не снизилась. Тем не менее, в исследовании отмечалось, что электрическая мощность TENG постепенно снижалась до 73,5 процента от его первоначальной производительности, когда относительная влажность увеличивалась с 10 до 90 процентов.

Тем не менее, по словам Фэна, полная производительность ткани может быть восстановлена, если устройство высохнет. Он добавил, что инкапсулирование текстиля в инертный материал с использованием обычного процесса тепловой обертки должно противодействовать этой проблеме.

Хуан Хинестроза, доцент кафедры волоконной науки в Корнелльском университете в Итаке, штат Нью-Йорк, который не принимал участия в исследовании, сказал, что объединение двух источников электроэнергии в одном устройстве было впечатляющим. Но еще более захватывающим было использование исследователями традиционных текстильных технологий для изготовления устройства, сказал он.

«Я считаю, что это фантастическое доказательство концепции, которая в конечном итоге может быть распространена на другие формы массового производства текстильных поверхностей», - сказал он в интервью WordsSideKick.com. «Этот удивительный системный подход, использованный исследовательской группой, подтверждает мое личное убеждение в том, что все может быть текстильным и что в конечном итоге все станет текстильной системой - от волоконно-оптических конструкций самолетов и надувных модулей космической станции до носимых генераторов энергии, таких как описанный в этой статье."

По словам исследователей, в дополнение к носимым устройствам этот материал можно использовать для создания более крупных энергогенерирующих структур, таких как шторы или палатки. Процесс производства должен также позволить комбинировать генерирующие энергию материалы с другими функциональными устройствами на основе волокон, такими как датчики, добавил Фан.

Далее исследователи планируют сосредоточиться на повышении эффективности, долговечности и энергопотребления текстиля при оптимизации процессов ткачества и инкапсуляции для обеспечения промышленного производства.

Оригинальная статья о WordsSideKick.com.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com