"Пьезоэластичные" чипы зарядят телефон при ходьбе

Чтобы собирать практически дармовую энергию, не предпринимая при этом специальных физических усилий, не обязательно дожидаться одежды со встроенными солнечными ячейками – есть более близкая к реальности и не зависящая от капризов погоды технология. В Принстонском Университете (Princeton University) разработаны генерирующие энергию эластичные плёнки, которым нужна лишь двигательная активность – ходьба, дыхание и тому подобное. Созданный учёными материал состоит из встроенных в силиконовые пластины керамических нанолент и при изменении формы конвертирует механическую энергию в электричество. Однажды изготовленные с применением разработки кроссовки смогут обеспечить потребности того же мобильного телефона. А будучи встроенным в кардиостимуляторы, материал избавит от необходимости замены элемента питания.

На верхнем изображении – снятие нанополос и помещение на эластичный материал; на среднем показан пьезоэластичный чип; на нижнем – схематическое представление генерирования электричества

Как заявляет принстонская команда исследователей, она первой успешно объединила силикон и наноленты из цирконата-титаната свинца (lead zirconate titanate, PZT) – керамического материала, являющегося пьезоэлектриком, то есть генерирующим электрический заряд при деформации. Среди всех таких материалов PZT наиболее эффективен, поскольку конвертирует 80% приложенной механической энергии. По словам возглавляющего проект профессора механической и аэрокосмической инженерии Майкла МакЭлпейна (Michael McAlpine), PZT в 100 раз эффективнее кварца. А это исключительно важный параметр, ведь во время ходьбы генерируется немного энергии, и чем большее количество будет трансформировано, тем лучше.

Наноленты настолько малы, что 100 уложенных рядом поместятся в пределах миллиметра. После интегрирования в прозрачные листы силикона получаются устройства, которые исследователи называют "пьезоэластичными чипами". Поскольку силикон биологически совместим, его контакт с телом не грозит никакими последствиями. По оценке МакЭлпейна, новые высокотехнологичные генераторы могут быть имплантированы в тело для постоянного обеспечения питанием медицинских приборов без риска отторжения. Как и свойственно пьезоэлектрикам, существует обратный эффект: внешний источник тока деформирует материал. Это открывает другие перспективы – например, в области микрохирургических инструментов. Ещё одна характерная особенность разработки – это масштабируемость, то есть со временем чипы будут становиться больше. Правда, сроки не называются.

По материалам: "3DNews"