Καθώς το Jeep έτρεξε, οι λυχνίες του LED άρχισαν να αναβοσβήνουν. Αλλά αντί της μπαταρίας του παιχνιδιού που τροφοδοτεί τα φώτα, όπως θα περίμενε κανείς, ένας νανογεννήτης στα ελαστικά του Jeep συγκέντρωσε ενέργεια τριβής για να τα τροφοδοτήσει.
Αναπτύχθηκε από μηχανικούς του Πανεπιστημίου του Wisconsin στο Madison και το Πανεπιστήμιο Zhengzhou της Κίνας, αυτό το νανο-γεννήτρια θα μπορούσε τελικά να καταστήσει πιο αποτελεσματικά τα πραγματικά αυτοκίνητα. Τοποθετώντας ηλεκτρόδια στα ελαστικά, οι επιστήμονες έχουν καταλάβει πώς να συλλάβουν την ενέργεια από το μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ των ελαστικών και του δρόμου. Αυτός ο τύπος ενέργειας σπαταλάται κανονικά, αλλά οι νανογεννήτριες καθιστούν δυνατή τη συγκομιδή του και την ανακατεύθυνσή του προς την μπαταρία του αυτοκινήτου, ανέφεραν πρόσφατα στο περιοδικό Nano Energy .
"Είμαι πολύ ενθουσιασμένος γι 'αυτό", λέει ο επικεφαλής του προγράμματος Xudong Wang, αναπληρωτής καθηγητής υλικών επιστήμης και μηχανικής στο πανεπιστήμιο.
Ο νανογεννήτης λειτουργεί σε μια αρχή που ονομάζεται τριβοηλεκτρική ενέργεια, εξηγεί ο Wang. Το triboelectric αποτέλεσμα είναι το φορτίο που προέρχεται από το τρίψιμο ορισμένων τύπων υλικών. Το στατικό σοκ που παίρνετε μετά το τρίψιμο των ποδιών σας πάνω σε χαλί είναι ένα παράδειγμα, και έτσι είναι η επιβάρυνση που δημιουργούν ελαστικά ελαστικών αυτοκινήτων και δρόμοι άσφαλτου όταν έλθουν σε επαφή.
Η ομάδα του Wang πειραματίζεται με νανογεννήτριες-ηλεκτρόδια που μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια για αρκετά χρόνια. Οι ερευνητές τοποθετούν τα μπαλώματα ηλεκτροδίων μήκους ίντσας στην επιφάνεια των ελαστικών του αυτοκινήτου για να αξιοποιήσουν την ενέργεια και να τα κατευθύνουν προς την μπαταρία του αυτοκινήτου. Ο Wang θα ήθελε τελικά να δει την τεχνολογία να ενισχύσει την αποδοτικότητα των ηλεκτρικών αυτοκινήτων.
"Μπορούμε να βελτιώσουμε τις χιλιόμετρα κατά 10 τοις εκατό", λέει ο Wang. «Νομίζω ότι όλα τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα το θέλουν αυτό».
Το έργο θα πρέπει να αναπτυχθεί περαιτέρω πριν μπορέσουν οι εταιρείες αυτοκινήτων να αγοράσουν. Τα ελαστικά αυτοκινήτων θα πρέπει να επανασχεδιαστούν σημαντικά ώστε να ενσωματωθούν οι νανογεννήτριες. Με το τζιπ παιχνιδιών, τα επιθέματα ηλεκτροδίων απλά τοποθετούνται στην επιφάνεια των ελαστικών. Αλλά σε ένα πραγματικό αυτοκίνητο, αυτή η τοποθέτηση σημαίνει ότι τα ηλεκτρόδια θα φορεθούν σχεδόν αμέσως. Ο Wang οραματίζεται ένα σχεδιασμό ελαστικών που ενσωματώνει τα ηλεκτρόδια απευθείας στα πέλματα. Αλλά αυτή είναι μια σημαντική αναδιοργάνωση του σχεδιασμού που θα πάρει σοβαρό χρόνο και χρήμα. Ο Wang σχεδιάζει να συνεργαστεί με μηχανικούς για να καταλάβει το καλύτερο σχέδιο ελαστικών.
"Θέλω να σχεδιάσω τη διαμόρφωση και να δω ποια είναι η μέγιστη απόδοση που μπορούμε να φτάσουμε", λέει ο Wang.
Το παιχνίδι Jeep με νανογεννήτριες στα ελαστικά του (UW-Madison College of Engineering) Ο Wang πιστεύει ότι οι νανογεννήτριες θα είναι έτοιμες να χρησιμοποιήσουν πραγματικό κόσμο κάποια στιγμή μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια. Ο ακριβής χρόνος θα εξαρτηθεί από το πόσο δύσκολο είναι να κατασκευαστούν διαφορετικά ελαστικά και από ποια είδη κατασκευαστών οχημάτων ενδιαφέρεται περισσότερο η εφαρμογή της τεχνολογίας.
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές εφαρμογές για τα τριοβοηλεκτρικά νανογεννήτριες [TENG], λέει ο Wang. Η μεγαλύτερη έρευνα για νανογεννήτριες γίνεται στην Ευρώπη ή την Ασία, όπου οι ερευνητές εξετάζουν τα TENG σε διάφορα μέσα. Μια ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας και δύο κινεζικά πανεπιστήμια έχει αναπτύξει έναν κυλιόμενο, σε χαρτί, νανο-γεννήτρια για τη συγκομιδή της ενέργειας των ηχητικών κυμάτων. Ο νανογεννήτης θα μπορούσε να τοποθετηθεί σε κινητό τηλέφωνο για να συγκεντρώσει ενέργεια από ανθρώπινες φωνές. Μια άλλη ομάδα έχει αναπτύξει ένα νανογεννήτη που μπορεί να εισαχθεί σε ένα παπούτσι για να αξιοποιήσει την πεζοπορία. Η εφεύρεση θα μπορούσε ενδεχομένως να τροφοδοτήσει μικρά ηλεκτρονικά, ή θα μπορούσε τελικά να δώσει τη δύναμή της στο δίκτυο. Ένα πρόσφατα εφευρεθέν διαφανές TENG καταγράφει τη δύναμη του ρέοντος νερού. Θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε παράθυρα αυτοκινήτου ή σπιτιού για να χρησιμοποιήσει τη δύναμη βροχής, την κινητική ενέργεια της πτώσης βροχής.
Όπως είναι πολλά υποσχόμενα, όπως τα TENG, υπάρχουν σχετικά λίγοι Αμερικανοί επιστήμονες που επιδιώκουν αυτήν την έρευνα, λέει ο Wang.
"Οι επενδυτές και η ομοσπονδιακή κυβέρνηση πρέπει να σκεφτούν περισσότερα για τα [TENG]", λέει ο Wang. "Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας."
