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

Предсказательная сила эволюционной биологии

Кратко: Эволюционная биология демонстрирует свою предсказательную мощь на примере голого землекопа. В 1974 году Ричард… Читать далее

07/06/2024

Объем головки полового члена связан с преждевременной эякуляцией

Пожизненная(врожденная) преждевременная эякуляция чаще встречается у людей с большим объемом головки полового члена. Таковы результаты… Читать далее

24/05/2024

Прием пробиотиков влияет на принятие социальных решений

Бактерии в кишечнике влияют на чувство справедливости. Исследование, опубликованное в журнале PNAS Nexus в этом… Читать далее

18/05/2024

Ярлык героя приводит к эксплуатации медсестер, учителей и военных

Новое исследование, опубликованное в Journal of Personality and Social Psychology, предполагает, что героизация таких групп… Читать далее

03/05/2024

Фундаментальное открытие: Свет может испарять воду без тепла.

Удивительный «фотомолекулярный эффект», обнаруженный исследователями Массачусетского технологического института, может повлиять на расчеты изменения климата и… Читать далее

26/04/2024

Моргание не только увлажняет глаза, но и помогает лучше видеть

Моргание, на которое мы тратим от 3 до 8 процентов времени бодрствования, помогает обрабатывать визуальную… Читать далее

17/04/2024