Matmatch
Зарегистрированных посетителей: 9703

"Создан материал, вырабатывающий энергию из водного пара"

Александр Федоров

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) создали новую полимерную пленку, которая может производить электричество, используя необычный ресурс – водный пар.

Новый материал меняет форму после поглощения небольшого количества испарившейся воды, что позволяет ему многократно скручиваться и раскручиваться. С помощью этого непрерывного движения можно управлять автоматизированными деталями или производить достаточно электричества для микро- и наноэлектронных устройств – таких как, к примеру, экологические датчики для сбора информации о влажности, загрязнении воздуха и т. п.

«Если датчик работает на батареях, вам надо периодически заменять их. Если же вы используете это устройство, энергию можно получать из окружающей среды; таким образом, нет необходимости частой замены», – говорит Мингминг Ма, научный сотрудник Института интегральных исследований Дэвида Х. Коха Массачусетского технологического института и ведущий автор статьи о новом материале, которая вышла в Science.

«Мы возлагаем много надежд на этот новый материал, и нам кажется, что когда мы достигнем более высокой эффективности в преобразовании механической энергии в электричество, этот материал найдет еще более широкое применение», – говорит Роберт Ланджер, профессор Института интегральных исследований Дэвида Х. Коха Массачусетского технологического института и соавтор статьи. Эти возможные применения включают создание больших, приводимых в действие паром генераторов или генераторов маленького размера для носимой электроники.

Другие авторы данной работы – научный сотрудник Института Коха Лян Го и адъюнкт-профессор химической технологии Института медицинской науки и техники Массачусетского технологического института Даниэль Андерсон.

Получение энергии

Новая пленка представляет собой переплетенную сетку из двух различных полимеров. Один из полимеров, полипиррол, формирует жесткую, но гибкую матрицу, которая обеспечивает опору конструкции. Другой полимер, полиол-борат, является мягким гелем, который разбухает при поглощении воды.

В ходе предыдущих попыток создать чувствительную к воде пленку использовался только полипиррол, который сам по себе намного менее чувствителен к воде. «Соединив два различных вида полимеров, можно получить намного более сильную деформацию и мощность», – говорит Го.

Пленка получает энергию от перепада влажности между сухой и влажной средой. Когда пленка толщиной 20 микрометров находится на поверхности, которая содержит даже небольшое количество влаги, нижний слой поглощает испарившуюся воду, заставляя пленку скручиваться, отрываясь от поверхности. Как только основание пленки попадает на воздух, она быстро выпускает влагу, раскручивается и начинает сворачиваться снова. Поскольку этот цикл повторяется, непрерывное движение преобразовывает химическую энергию от перепада влажности в механическую энергию.

Такие пленки могут служить как в качестве привода, так и в качестве генератора. В качестве привода материал может быть удивительно мощным: ученые продемонстрировали, что 25-миллиграммовая пленка может поднять груз стеклянных пластинок в 380 раз тяжелее собственного веса или переместить груз серебряных проводов в 10 раз тяжелее собственного веса, работая мощным «мини-трактором», приводимым в действие фактически водой. Используя только воду в качестве источника энергии, эта пленка может заменить электроприводы, которые сейчас используются для управления небольшими автоматизированными деталями.

«Для ее работы не требуется много воды, – говорит Ма. – Очень небольшого количества влаги будет достаточно».

Главное преимущество новой пленки – то, что она не требует изменения условий среды, как приводы, которые реагируют на изменения в температуре или кислотности, говорит адъюнкт-профессор в области полимерной технологии Массачусетского университета в Амхерсте Райан Хейворд.

«Что действительно впечатляет в этой работе, так это то, что они смогли выработать схему, при которой перепад влажности заставляет полимер циклически сворачиваться, переворачиваться и разворачиваться, и смогли использовать эту энергию с пользой», – говорит Хейворд, который не входил в исследовательскую группу.

Производство электричества

Механическая энергия, произведенная материалом, может также быть преобразована в электричество путем соединения полимерной пленки с пьезоэлектрическим материалом, который преобразовывает механическое напряжение в электрический заряд. Эта система может производить среднюю мощность в 5,6 нановатт, которая может накапливаться в конденсаторах и приводить в действие очень маломощные микроэлектронные устройства, такие как датчики влажности и температуры.

Если использовать пленку для производства электричества в более крупном масштабе, она могла бы получать энергию из окружающей среды – например, если поместить ее над озером или рекой. Или же это устройство можно прикреплять к одежде, где простое испарение пота могло бы давать энергию таким устройствам, как, например, физиологические контрольные датчики. «Вы могли бы бегать или заниматься спортом и при этом производить электричество», – говорит Го.

В меньшем масштабе пленка могла бы приводить в действие микроэлектромеханические системы (MEMS), включая экологические датчики или устройства еще меньшего размера, такие как наноэлектроника. Исследователи теперь работают над повышением эффективности преобразования механической энергии в электроэнергию, что могло бы позволить меньшей по размеру пленке приводить в действие более крупные устройства.

Исследование финансировалось Программой развития нанотехнологий института National Heart, Lung and Blood, Национальным онкологическим институтом и Институтом регенеративной медицины Вооруженных сил.
Источник: km.ru



Для того, чтобы добавить публикацию,
вам необходимо или зарегистрироваться


Статьи журнала "Полимерные материалы"

Экспресс-оценка эффективности инвестиционных проектовЭкспресс-оценка эффективности инвестиционных проектов
 Е, то ИП считается эффективным. Необходимо добавить, что все инвестиционные расчеты, в том ч...
Коэффициент использования оборудования и прибыльность производстваКоэффициент использования оборудования и прибыльность производства
Бесколонный гидравлический ТПа модели ENGEL victory 200/50 spex с высоким коэффициентом использо...
Международная конференция «Стратегическое развитие газонефтехимии»Международная конференция «Стратегическое развитие газонефтехимии»
В Москве, в отеле «Националь», 26 июня 2014 г. состоялась Международная конференция «Стратегическое...
Органическая и печатная электроника: на волне успехаОрганическая и печатная электроника: на волне успеха
Если и будет преувеличением сказать, что органические и печатные схемы совершают революцию в микроэл...
Все статьи

Журнал

В следующем номере

    Тема номера: ДОБАВКИ И КРАСИТЕЛИ
  • Форум Союза переработчиков пластмасс
  • Добавки, красители и цветовые решения 2018 года
  • Шик, блеск, красота
  • Полимерные добавки BASF для повышения долговечности агропленок
  • Пигменты Sudarshan для пластиков
  • Читать полностью

Популярные запросы

Переработка полимерных отходов
Экструдер для производства пленки
Переработка пвх
Производство пластмассовой упаковки
Заливочная машина
ПВД вторичный
Литье под давлением
Производители натурального каучука
Кабельный пластикат
Полимерные трубы

Контакты

Адрес редакции:
105066, Москва, Токмаков пер., д. 16, стр. 2

Редакция:
+7 (499) 267-40-10
E-mail: victor-gonchar@mail.ru

Отдел подписки:
Прямая линия: 8 (800) 200-11-12
бесплатный звонок из любого региона России
E-mail: podpiska@vedomost.ru

Отдел рекламы:
Прямая линия:
+7 (499) 267-40-10, +7 (499) 267-40-15
E-mail: reklama@vedomost.ru

Вопросы работы портала:
E-mail: support@polymerbranch.com

Рейтинг@Mail.ru
Rambler's Top100
Логин или E-mail
Пароль (Забыли пароль?)
Запомнить
Если Вы ещё не зарегистрированы в системе, Вам необходимо зарегистрироваться
Введите E-mail:
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.

Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.

В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.

Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.

Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты. Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».

Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.

Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.

Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.

Принимаю условия соглашения
Tue, 19 Jun 2018 15:17:26