Ми вже бачили ідею використання сили людського руху для вироблення електроенергії, що використовується в багатьох областях, включаючи взуття, дороги, і, тільки на цьому тижні, імплантований стимулюючий пристрій для лікування травмованих сухожиль", - йдеться в повідомленні. Однією з таких можливостей є підлога, яка може живити електронні пристрої, і вчені з ETH Zurich розробили ефективну форму цієї технології, яка є досить потужною для живлення світлодіодних лампочок і невеликих електронних пристроїв.
Протягом багатьох років вчені досліджували ряд інноваційних рішень для підлогових покриттів, здатних генерувати електроенергію від руху людини, включаючи керамічну плитку для внутрішнього та зовнішнього використання, а також губчасту деревину, яка спирається на п'єзоелектричний ефект для генерації напруги під механічним тиском. Цей новий приклад має деяку схожість з іншим, який ми бачили в 2016 році, коли вчені вбудовували целюлозні нановолокни в дерев'яні підлоги, створюючи електричний заряд при вібрації через так званий трибоелектричний ефект.
Трибоелектричний ефект також є основою для нової розумної дерев'яної підлоги, яка складається з двох оброблених дерев'яних вінірів з електродами, шаруватою під ним. Але щоб отримати продуктивність до потрібного рівня, для вирішення обмеженої потужності генерації деревини потрібно деяке повозитися. "Деревина в основному нейтральна", - сказав Гвідо Пансараса, старший автор дослідження. Це означає, що деревина не має реальної тенденції до отримання або втрати електронів. Тому завдання полягає в тому, щоб зробити деревину здатною притягувати і втрачати електрони».
Рішення команди включало покриття одного шматка дерева силіконом, який легко отримує електрони при контакті, і вбудовування іонів металів і органічних молекул на інший шматок дерева, надаючи йому більш високу схильність втрачати електрони. Ця обробка була протестована на різних видах деревини, вирізаної в різні боки, і команда потім знайшла найбільш ефективний варіант, радіально зрізану ялину.
На думку вчених, така обробка робить їх деревину в 80 разів більш ефективною при виробництві електроенергії, ніж натуральна деревина, і забезпечує стабільний вихід при постійному стресі до 1500 циклів. Сформований в підлогу розміром з папір формату А4, матеріал може генерувати достатню кількість електроенергії для живлення побутових світлодіодних ліхтарів, калькуляторів та іншої дрібної електроніки.
Пансараса сказав: «Наша мета полягала в тому, щоб продемонструвати можливість модифікації деревини за допомогою відносно екологічно чистої процедури, щоб мати трибоелектричний ефект. Ялина дешева, доступна, і володіє хорошими механічними властивостями. Такий спосіб функціоналізації досить простий і масштабований на промисловому рівні. Це просто інженерна проблема».
Зараз вчені працюють над поліпшенням поводження з деревиною, щоб зробити її більш екологічною і простішою в застосуванні, оскільки вони працюють в напрямку комерційного застосування. На свою користь «динамо» зберігає природний вигляд і довговічність дерев'яних підлог, що могло б зробити його привабливим варіантом для дизайнерів, свідомих стилю в майбутніх розумних будівлях.
"Кінцева мета полягає в тому, щоб зрозуміти потенціал деревини, за межами вже відомих, і дати деревині нові властивості для майбутніх стійких розумних будівель", - сказав Пансараса. Дослідження було опубліковано в журналі Matter.
