Докато джипът се търкаляше, неговите LED светлини започнаха да мигат и изгасват. Но вместо батерията на играчката да захранва светлините, както може да се очаква, наногенератор на гумите на джипа събира енергия от триене, за да ги захранва.
Разработен от инженери от Университета на Уисконсин в Медисън и Университета Джънджоу в Китай, този наногенератор в крайна сметка може да направи истинските автомобили по-ефективни. Поставяйки електроди върху гумите, учените са измислили как да улавят енергията от променящия се електрически потенциал между гумите и пътя. Този тип енергия обикновено се губи, но наногенераторите позволяват да я добият и да я пренасочат към акумулатора на колата, съобщават наскоро в списание Nano Energy .
„Много съм развълнуван от това“, казва ръководителят на проекта Ксудонг Ванг, доцент по математика и инженерство в университета.
Наногенераторът работи на принцип, наречен трибоелектричен ефект, обяснява Уанг. Трибоелектричният ефект е зарядът, който идва от триене заедно на някои видове материали. Статичният шок, който получавате след разтриване на краката си върху килим, е пример и това е таксата, която гумените автомобилни гуми и асфалтовите пътища генерират, когато влязат в контакт.
Екипът на Уанг експериментира с наногенератори - електроди, които превръщат механичната енергия в електричество - от няколко години. Изследователите поставят инчовите пластини с дължина на електрода върху повърхността на гумите на колата, за да впрегнат енергията и да я насочат обратно към акумулатора на автомобила. В крайна сметка Ванг би искал да види, че технологията повишава ефективността на електрическите автомобили.
"Вероятно можем да подобрим пробега с 10 процента", казва Уанг. "Мисля, че всички електрически автомобили ще искат това."
Проектът ще трябва да бъде допълнително разработен, преди автомобилните компании да могат да купуват. Автомобилните гуми ще трябва да бъдат значително преработени, за да включат наногенераторите. С играчката Джип, петна от електрод бяха поставени само върху повърхността на гумите. Но в истинска кола това поставяне ще означава, че електродите ще се износят почти веднага. Wang предвижда дизайн на гуми, който интегрира електродите директно в протекторите. Но това е основен дизайнерски ремонт, който ще отнеме сериозно време и пари. Уанг планира да работи с инженери, за да измисли най-добрия дизайн на гуми.
„Искам да разработя конфигурацията и да видя каква е максималната ефективност, която можем да достигнем“, казва Уанг.
Джипът с играчки с наногенератори на гумите си (UW-Madison College of Engineering) Уанг смята, че наногенераторите ще бъдат готови за реална употреба някъде през следващите десет години. Точният график ще зависи от това колко е трудно да се разработят различни гуми и от това кои видове производители на превозни средства са най-заинтересовани от прилагането на технологията.
Има много различни приложения за триелектрични наногенератори [TENGs], казва Уанг. Повечето изследвания за наногенератори се правят в Европа или Азия, където изследователите разглеждат TENG в различни среди. Екип от Института за технологии в Джорджия и два китайски университета е разработил наногенератор на хартия на базата на хартия за събиране на енергия от звукови вълни. Наногенераторът може да бъде поставен в мобилен телефон, за да черпи енергия от човешки гласове. Друг екип е разработил наногенератор, който може да бъде поставен в обувка, за да се използва енергия за ходене. Изобретението потенциално би могло да захранва малка електроника или дори в крайна сметка да отдаде силата си на мрежата. Ново изобретеният прозрачен TENG улавя силата на течащата вода. Тя може да бъде интегрирана в прозорци за автомобили или дома, за да се използва дъждовната енергия, кинетичната енергия на падащия дъжд.
Колкото и обещаващи да са TENG, в момента сравнително малко американски учени се занимават с този тип изследвания, казва Уанг.
„Инвеститорите и федералното правителство трябва да помислят повече за [TENGs]“, казва Уанг. „Има много различни начини за пестене на енергия.“
