Технологии

Губка из луфы может генерировать в 100 раз больше электричества, чем традиционные материалы

Лайнуть/Поделиться

Мочалка или люффа известна вам, как отличный способ намылить себя. Но этот родственник огурца может также вырабатывать электричество при деформации – открытие, имеющее потенциальное значение для технологий.

Группа исследователей из Китая обнаружила, что губка из растения люффа обладает огромным пьезоэлектрическим эффектом.

Пьезоэлектрический эффект - это способность материала генерировать электрический ток при деформации. Пьезоэлектрический эффект возникает из-за того, что деформация приводит к смещению ионов или молекул в материале, что создает электрический заряд.

Результаты работы были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences в сентябре 2023. В ней ученые обнаружили, что губка из люффа может генерировать электрический ток в 100 раз больше, чем традиционные пьезоэлектрические материалы(кварц). При этом она обладает малым весом, низкой стоимостью и полной биоразлагаемостью.

Губка из люфы состоит из длинных, тонких волокон, которые расположены в определенном порядке. Когда мочалка деформируется, волокна скользят друг относительно друга, что приводит к генерации электрического тока. Новый материал может иметь множество применений, включая создание зеленых устройств и энергетических генераторов.

Зеленые устройства - это устройства, которые работают на возобновляемых источниках энергии, таких как солнечная энергия или энергия ветра. Энергетические генераторы - это устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.
Три образца губки из луфы общим размером 20×60×6 мм3 заряжают конденсатор (4,7 мкФ) в течение около 7 минут путем одноосного сжатия, который затем используется для зарядки шести светодиодов.

Пьезоэлектрический эффект мочалки из луфы зависит от ее размера и формы

Размер. Чем больше губка, тем больше ее поверхность, а значит, тем больше она может генерировать электрического тока при деформации. Более того, исследователи обнаружили, что пьезоэлектрический эффект губки из луфы увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением размера губки. Это означает, что губка вдвое большего размера может генерировать электрический ток в четыре раза больше.

Форма. Губка из луфы состоит из длинных, тонких волокон, которые расположены в определенном порядке. Чем более однородным является этот порядок, тем больше губка может генерировать электрического тока при деформации. Исследователи также обнаружили, что пьезоэлектрический эффект губки из луфы увеличивается, если она имеет форму, которая способствует скользящему движению волокон. Например, губка в форме спирали будет генерировать больше электрического тока, чем губка в форме куба.

Перспективы применения нового материала

Новый материал может быть использован для создания следующих устройств и энергетических генераторов:

  • Солнечные панели. Пьезоэлектрические элементы из губки из луфы можно использовать для увеличения эффективности солнечных панелей.
  • Ветрогенераторы. Пьезоэлектрические элементы из губки из луфы можно использовать для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.
  • Пьезоэлектрические генераторы. Пьезоэлектрические генераторы можно использовать для преобразования механической энергии в электрическую энергию.
  • Роботы. Которые смогут передвигаться без использования внешних источников энергии, что сделает их более автономными и устойчивыми.

Исследователи считают, что новый материал может стать важной вехой в развитии зеленых устройств и энергетических генераторов.

Yudi Jiang, Dongze Yan, Jianxiang Wang et. al. “The giant flexoelectric effect in a luffa plant-based sponge for green devices and energy harvesters”.
https://doi.org/10.1073/pnas.2311755120

Статью помогал писать Bard AI. Подписывайтесь на наш телеграм канал, чтобы не пропускать новые статьи.

Редакция

Недавние публикации

Сквирт это моча? У женщин есть простата? Исследование

В 2022 году в ходе исследования было доказано, что основным компонентом жидкости, выделяемой во время… Читать далее

28/01/2025

Оземпик не только снижает риск развития десятков болезней, но и повышает

Популярные препараты от ожирения, такие как Оземпик, прославились своей способностью лечить диабет и ожирение. Анализ… Читать далее

23/01/2025

Как загар, курение и ИМТ влияют на воспринимаемый возраст человека. Исследование близнецов

Курение табака и воздействие Солнца являются двумя основными экологическими детерминантами воспринимаемого старения. Ученые изучили 186… Читать далее

22/01/2025

Артерия на руке, которая 150 лет назад пропадала до рождения, теперь присутствует у трети взрослых людей

В исследовании, опубликованном в Journal of Anatomy в 2020, учёные продемонстрировали еще одно анатомическое свидетельство… Читать далее

19/01/2025

Мотивация и подкрепление регулируются разными дофаминовыми рецепторами

Дофамин — ключевой нейротрансмиттер, который, как известно, регулирует мотивацию и обучение на основе подкрепления. Хотя… Читать далее

16/01/2025

Раннее употребление каннабиса не повышает риск злоупотребления психоактивными веществами, согласно метаанализу

Новый систематический обзор, опубликованный в журнале Addictive Behaviors, не подтверждает тезис о том, что каннабис… Читать далее

14/01/2025