Lisa Zyga
Phys.org
Общеизвестно, что человеческое тело хорошо проводит электрический ток, и теперь исследователи решили использовать этот факт, создав небольшой генератор для питания портативных устройств, одним из электродов которого служит тело. «Электрод на основе человеческого тела» теперь заменяет электрод «земли», использовавшийся в генераторе предыдущей версии, применять который с портативными устройствами было бы неудобно.
В недавнем выпуске в журнала Applied Physics Letters Бо Мэн (Bo Meng) и другие исследователи из Пекинского университета опубликовали статью «Генератор с электродом на основе человеческого тела».
«Теперь генератор гораздо лучше подходит для маломощных устройств, – говорит соавтор исследования, профессор Пекинского университета Хайся Чжан (Haixia Zhang), – Мы надеемся, что в ближайшем будущем нам удастся создать не его основе источник резервного питания для портативной электроники».
 |
| Механизм сбора энергии и эквивалентная схема STEG с человеческим телом и электродом. Когда палец касается поверхности трения, она отдает электроны, инициируя обмен электрическими зарядами между индукционным электродом и заряженной кожей. (Рисунок AIP Publishing LLC). |
Полное название разработанного устройства выглядит так: «Трибоэлектрический генератор с односторонним трением», или «STEG» (single-friction-surface triboelectric generator). Некоторые материалы при трении друг о друга за счет трибоэлектрического эффекта приобретают электрический заряд. Наиболее хорошо известным проявлением трибоэлектрического эффекта является статическое электричество. Такие действия, как нажатие на мобильный телефон, покрытый STEG, также могут приводить к появлению электрических зарядов. Затем STEG собирает эти заряды, которые можно использовать для питания маломощной электроники.
В процессе исследований ученые покрывали лицевую панель мобильного телефона прозрачным слоем композитного STEG-материала. Электрод, контактирующий с телом – с ладонью, или пальцами, и замыкавший электрическую цепь, располагался либо на обратной стороне аппарата, либо на его торцевой поверхности.
Исследователи демонстрировали, что похлопывание телефона ладонью руки или касание телефона пальцами приводило к обмену электронами между человеческой кожей и материалом STEG. В результате повторяющихся похлопываний и касаний электрический заряд перемещается между индукционным электродом и заряженной кожей.
Несмотря на то, что трибоэлектрический эффект хорошо изучен, разработка генератора с хорошими характеристиками является сложной задачей. Довольно удивительно, что после того, как исследователи заменили заземленный электрод STEG человеческим телом, количество заряда, переносимого STEG, и электрический ток увеличились.
После таких усовершенствований STEG приобретает потенциал использования в маломощной портативной электронике и носимых устройствах, включая имплантируемые медицинские устройства и датчики. В будущем ученые рассчитывают еще больше улучшить характеристики STEG.
«Мы прилагаем усилия к тому, чтобы увеличить отдачу устройств STEG, стараясь использовать новые материалы и методы изготовления, – сказал Чжан. – Мы также постараемся полнее использовать преимущества человеческого тела как хорошего проводника для создания нескольких новых устройств на трибоэлектрических генераторах».
