I ricercatori del Clemson's Nanomaterial's Institute (CNI) sono un passo più vicini all'alimentazione wireless del mondo utilizzando la triboelettricità, una fonte di energia verde
Circa un anno fa, un team di fisici del CNI ha inventato il nanogeneratore triboelettrico ultra-semplice (U-TENG). U-TENG in plastica e nastro è un piccolo dispositivo che genera elettricità dal movimento e dalle vibrazioni. Applaudendo o battendo i piedi ha generato una tensione che viene ulteriormente ricevuta da un circuito esterno e viene immagazzinata nel condensatore o nella batteria finché non viene caricata.
Circa nove mesi dopo, i ricercatori hanno pubblicato un articolo sulla rivista Advanced Energy Materials, in cui affermava di aver realizzato un TENG o W-TENG wireless. Anche il W-TENG è realizzato dagli stessi ricercatori di U-TENG. In W-TENG la plastica è sostituita da grafene (un singolo strato di piombo di grafite) e acido polilattico (PLA). Il PLA è migliore nel separare le cariche positive e negative ma non nel condurre l'elettricità, per questo i ricercatori lo hanno accoppiato con il grafene. Il nastro Kapton, che è il materiale che cattura l'elettricità di U-TENG, viene sostituito con Teflon in W-TENG.
Dopo aver ottenuto il grafene mediante il processo di "sonicazione" e la fibra PLA e averlo inserito in una stampante 3-D, hanno realizzato con successo il W-TENG.
“Usiamo il teflon perché ha molti gruppi fluoro che sono altamente elettronegativi, mentre il grafene-PLA è altamente elettropositivo. Questo è un buon modo per giustapporre e creare alte tensioni ", ha detto Ramakrishna Podila, autore corrispondente dello studio e assistente professore di fisica a Clemson.
W-TENG è in grado di generare un massimo di 3.000 volt sufficienti per alimentare 25 prese standard o un monitor LCD. A causa dell'alta tensione, W-TENG genera un campo elettrico attorno a se stesso che può essere rilevato in modalità wireless. Quindi, l'elettricità wireless può essere immagazzinata nel condensatore e nelle batterie.
“Non solo ti dà energia, ma puoi utilizzare il campo elettrico anche come telecomando azionato. Ad esempio, puoi toccare il W-TENG e utilizzare il suo campo elettrico come un "pulsante" per aprire la porta del garage, oppure puoi attivare un sistema di sicurezza - il tutto senza batteria, passivamente e in modalità wireless ", ha detto Sai Sunil Mallineni, il primo autore dello studio e un dottorato di ricerca. studente in fisica e astronomia.
W-TENG ha numerose applicazioni come nello spazio, in mezzo all'oceano o persino sul campo di battaglia. "Diversi paesi in via di sviluppo richiedono molta energia, anche se potremmo non avere accesso a batterie o prese di corrente in tali contesti, e c'è un chiaro uso filantropico per l'invenzione del team", ha detto Podila. "Il W-TENG potrebbe essere uno dei modi più puliti per generare energia in queste aree."
Il team di ricercatori è nuovamente guidato da Mallineni, nel processo di brevettazione del W-TENG attraverso la Clemson University Research Foundation. Il professor Apparao Rao, direttore del Clemson Nanomaterials Institute, ha discusso con i partner industriali per integrare il W-TENG nell'applicazione energetica.
Inoltre, prima di iniziare la produzione industriale, Podila ha affermato che è necessario fare ulteriori ricerche per sostituire il Teflon con un materiale elettronegativo più rispettoso dell'ambiente. Yongchang Dong, un altro studente del CNI, ha guidato il lavoro sulla dimostrazione di MXene-TENG che è stato pubblicato in un articolo sulla rivista Nano Energy vicino a novembre 2017. Anche Herbert Behlow e Sriparna Bhattacharya del CNI partecipano a questi studi.
Il W-TENG avrà un impatto nel campo delle energie alternative e rinnovabili? Rao ha detto che si tratterà di economia.
“Possiamo solo portarlo lontano come scienziati; l'economia deve essere risolta affinché il W-TENG abbia successo ", ha affermato Rao.