Как можно собирать энергию, которая рассеивается в окружающей среде при вибрациях, движениях, ходьбе и дыхании? Этот вопрос в центр своих исследований поставил Чжунлинь Ван, директор центра наноструктурной характеризации Технологического института Джорджии.

В попытка найти ответ г-н Ван десять лет назад начал использовать пьезоэлектрический метод, позволяющий преобразовывать в электричество механическую энергию. Однако он оказался применим лишь для определенных материалов. «Спустя 6 месяцев после начала исследований мы с коллегами совершенно случайно обнаружили трибоэлектрический эффект», – говорит г-н Ван, отмечая, что этот эффект не только применим для самых разных материалов (к примеру, бумаги, которую можно смять), но и обладает рядом преимуществ:

• Эта технология работает на низких амплитудах, что позволяет преобразовывать энергию вне зависимости от интенсивности движения;
• Она легко поддается масштабированию: можно, к примеру, создать сферический трибоэлектрический генератор и, плавая по поверхности океана, круглосуточно собирать его энергию, причем вне зависимости от глубины воды и сложности подводной среды. «Это покажется удивительным, но в океане мы можем достичь 28-процентной эффективности сбора энергии: с поверхности воды, глубиной один метр и равной по территории штата Джорджия, можно генерировать мощность, эквивалентную 1/10 мирового энергопотребления»;
• Технологию можно использовать и для «маломасштабных» задач, пример тому – Интернет вещей: трибоэлектрические генераторы можно задействовать в качестве автономных датчиков, подающих электрический сигнал и использующихся в медицине и системах безопасности.

Благодаря этим преимуществам трибоэлектрические наногенераторы применимы в самых разных сферах жизни. По словам г-на Вана, с их помощью можно:

• Заряжать при ходьбе мобильный телефон или любое другое электрическое устройство, в том числе из области медицины (к примеру, кардиостимулятор);
• Обеспечивать безопасность домовладений: автономные датчики могут посылать сигнал, если кто-то открывает вашу дверь или ходит по вашему ковру;
• Отслеживать состояние окружающей среды, идет ли речь о контроле качества воды, уровня загрязнения воздуха или площади распространения лесных пожаров.

Эту технологию также можно использовать в датчиках автономного питания и для развития сенсорных технологий в целом. «Однако моей задачей было выработать теорию и создать базовую технологию, которую любой человек сможет использовать в качестве фундамента для каких-то других целей. Поэтому в будущем трибоэлектрические наногенераторы найдут такую форму применения, о которой пока что мы даже и не слышали», – заключил г-н Ван.