Článek
Singapurští vědci se výrazně přiblížili k něčemu, co jsme doposud znali jen ze sci-fi filmů. Vyvinuli textilii, na kterou stačí poklepat, zmáčknout ji, natáhnout či jen i nosit, a vyrobí dost energie pro malá zařízení.
Nový materiál totiž vytváří elektrické napětí jak při deformaci, tedy mačkání či natahování, tak při kontaktu nebo tření s jinými povrchy: jako právě třeba s kůží. V prvním případě se jedná o takzvaný piezoelektrický a ve druhém o triboelektrický jev.
Výsledky experimentu dokazujícího efektivitu prototypu publikoval uznávaný vědecký časopis Advanced Materials. Pouhé klepání na kus látky o rozměru tři krát čtyři centimetry vygenerovalo tolik energie, že by rozsvítila 100 LED žárovek. Mačkání, praní ani skládání přitom nezpůsobilo žádnou degradaci materiálu či snížení výkonu.
Chytré oblečení i s praním vydrží měsíce
Singapurští vědci sice měřili životnost látky zatím jenom pět měsíců, ale ani po uplynutí této doby se výstupní elektrický výkon nezměnil. Inženýři tak předpokládají, že vydrží ještě i dlouho poté.
Látka by šla využít především pro chytré hodinky a fitness náramky, které potřebují dobít asi každý jeden nebo dva dny. A vzhledem k tomu lze vynález brát jako produkt na dlouhodobé užívání. Svůj potenciál k výrobě „chytrého“ oblečení tak prý materiál již prokázal a mohl by i prodloužit životnost stávajících baterií. Nebo být odrazovým můstkem pro vývoj nových samopoháněných wearables zařízení.
„Pokusů o vývoj látek nebo oděvů, které by sklízely energii z pohybu, už bylo hodně. Obtížný úkol ale vždy bylo vyrobit něco, u čeho by se nezhoršilo fungování praním a zároveň to stále vykazovalo výborný energetický výstup,“ vysvětlil pro deník Science Daily šéf výzkumu, profesor Lee Pooi See studující na NTU v Singapuru materiály.
„V naší studii jsme dokázali, že náš prototyp funguje pořád stejně dobře i po praní či pomačkání. Myslím, že by bylo možné ho vetkat do triček nebo přidat do podrážek bot, kde by bral energii i z těch nejmenších tělesných pohybů, a pumpoval ji třeba i do mobilů,“ dodal.
Podívejte se na novou textilii, která bere energii z pohybu. Hodinky nabijete chůzí. Video: Jan Marek
Člověk nabíječkou pro vlastní telefon?
Samozřejmě se nabízí další krok, kterým je dobíjení smartphonů. To je ale prý ale stále běh na dlouhou trať. Zatímco baterie hodinek a náramků vystačí mnohdy například i s kapacitou 40 mAh, u chytrých telefonů je to už třeba 2200 mAh. Jejich nabíječky tak operují s mnohem větším proudem. I na řešení pro ně ale už Technická univerzita v Singapuru pracuje. K vývoji efektivnější látky bude prý muset optimalizovat nejen design materiálu, ale i strukturu. Už dnes prý ale zkoumá, z jakých dalších činností a pohybů by se mohla energie takzvaně „sklízet“.
Klíčovou složkou materiálu je natahovací elektroda, kterou singapurští vědci vyrobili sítotiskem. Na inkoust použili stříbro a takzvaný termoplastický elastomer SEBS čili houževnatou směs polymeru a měkkého gumového materiálu používaného třeba na řídítka nebo i kousátka pro děti – kvůli jeho flexibilitě a odolnosti.
Tuto elektrodu pak připevnili na látku z nanovláken ze dvou hlavních složek. Dalšího polymeru, tentokrát s označením PVDF-HPF, který v případě stisknutí, ohnutí nebo i natažení převádí mechanické napětí na elektrickou energii. A takzvaného perovskitu označovaného jako zázračný materiál budoucnosti obnovitelné energie a dosažení bezemisních cílů.
Stačí slunce, vítr a déšť, a budovy mohou tvořit energii
Vědci se perovskit snažili využívat už dříve kvůli jeho schopnosti navýšit výstupní elektrický výkon. Naráželi však na jeho nestabilnost. Sloučení s PVDF-HPF mu prý ale propůjčuje výjimečnou odolnost, flexibilitu i stabilitu.
Technická univerzita v Singapuru s pomocí těchto poznatků vyvinula už třeba i pásku upevnitelnou na střechy či zdi, která by potenciálně mohla vyrábět elektřinu z poryvů větru nebo i kapek deště, které na ni dopadají.
Redakce SZ Tech už minulý týden psala o využití perovskitu i v případě nových solárních panelů z Hongkongu, které by příští rok mohly dorazit na trh až s poloviční cenou a o desetinu vyšším výkonem než současné křemíkové články.
Tamní inženýři pak dosáhli přelomového výsledku s pomocí kolegů z Imperial College of London. Ti navrhli přidat na absorpční vrstvu jinak poměrně nestabilního perovskitu i vrstvu takzvaného ferrocenu – sloučeniny železa a uhlíku, která vylepšuje vodivost i soudržnost unikátního materiálu.
Na trh zamíří nové solární panely. Výkonnější, levnější i menší.Video: Jan Marek
