Ученым из Луизианы удалось создать особую пленку из нанотрубок, которая реагирует на малейшие внешние воздействия, начиная гармонично колебаться. На ее основе разработан универсальный генератор энергии.
Свойства CNF и принцип работы генератора
В ходе экспериментов по созданию CNF – carbon nanotube film, ученые под руководством доктора Лун Цюэ (Long Que) обнаружили, что пленка нанотрубок активно поглощает фотоны света. Полученная энергия затрачивается на то, что специалисты назвали самостоятельным возвратно-поступательным движением (self-reciprocation). Под действием света пленка начинает циклично искривляться в противоположные стороны, меняя свою форму.
Поместив пленку из нанотрубок на тонкую подложку, ученые превратили искривления в ритмичные колебания. А, совместив подложку с пластиной цирконата титаната свинца (PZT), являющегося пьезоэлектрическим материалом, они создали простейший генератор электрического тока. Колебания подложки вызывают давление на PZT, в результате чего вырабатываются импульсы электрического тока.
Экспериментальная установка имеет размеры мелкой монеты – ее длина не превышает 20 мм. Между двумя никелевыми электродами расположен слой PZT, на верхний электрод нанесен слой светопоглощающего материала, состоящего из CNF. Под воздействием света система осуществляет микроколебания, изгибаясь с незаметной глазу амплитудой и вырабатывая электрический ток. При интенсивности светового потока 0,13 Вт/см2 мощность установки едва дотягивает до 2 микроватт, а разность потенциалов составляет 10 В.
Возможности применения изобретения
Ключевым свойством изобретения является то, что колебания CNF могут вызвать не только фотоны света, но и механическая вибрация молекул воздуха или механические колебания окружающей среды. То есть, генератор может работать на энергии громких звуков, вибрации асфальта от проезжающего транспорта, порывов ветра и т.д.
На основе CNF можно создать универсальные генераторы, которыми будут оснащены все конструкции современного мегаполиса. При наличии огромного количества источников шума и вибраций суммарное количество выработанной ими энергии может быть весьма существенным. Другой способ применения CNF – создание миниатюрных энергонезависимых устройств. Например, медицинский датчик, который работает на энергии сокращений человеческого сердца или движений грудной клетки при дыхании.