Трибоэлектрический эффект вызывает накопление электростатического заряда на шерсти из-за движений кошки. Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна). Трибоэлектрический эффект знаком всем и каждому: попробуйте потереть расчёской о волосы, и вы немедленно заметите, что поверхность одного из этих «материалов» довольно сильно. Трибоэлектрические периметральные средства обнаружения явно не исчерпали своих возможностей.
При каких условиях проявляется трибоэлектрический эффект
- Подписка на дайджест
- Что лежит в основе трибоэлектрического эффекта?
- Трибоэлектрический эффект и наногенераторы TENG
- Миниатюрные ветряные турбины для сбора энергии ветра
Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. Трибоэлектрический эффект вызывает накопление электростатического заряда на шерсти из-за движений кошки. В основе работы нового материала лежит трибоэлектрический эффект, который известен по появлению статического электричества после соприкосновения определенных материалов. Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов.
Необычный волновой генератор сгенерирует электричество трением искусственного меха
трибоэлектрический эффект. При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. Трибоэлектрические наногенераторы, позволяющие преобразовывать в электричество энергию человеческого тела, могут найти самое широкое применение.
Читайте также
- Ученые нашли самый обильный источник возобновляемой энергии
- Обувь с портами для зарядки телефона
- Как связаны трибоэлектричество, носки и извержение вулкана? | Пикабу
- Гибридная ткань преобразует в электричество солнечный свет и механическую энергию
- Трибоэлектричество
- Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии
Трибоэлектрический эффект - Triboelectric effect
Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в полезную электрическую энергию.
Российские учёные научили "бархатные тяги" вырабатывать энергию
В трибоэлектрических наногенераторах (TENG) используется этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. В основе работы этого генератора лежит трибоэлектрический эффект, который позволяет получить электрический ток в момент соприкосновения или разделения двух разных материалов. Инженеры Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США построили генератор, работающий на трибоэлектрическом эффекте.
Наномембрану для носимых генераторов разработали исследователи из Японии
Это может быть даже флаг, который постоянно развивается на ветру и получает большое количество солнечной энергии. Работать материал может и без солнца. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект возникает при контакте металлов и изоляторов вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов или возникающий заряд пренебрежимо мал.
Основной результат трения — это увеличение площади фактического контакта, более частые контакты старых поверхностей и образование новых. Особенно рады такому источнику энергии могут быть туристы, военные, любители охоты и рыбалки. Материал можно складывать и гнуть, как угодно.
Он работает по-прежнему хорошо даже после 500 сгибаний. Выработка электричества прекращается, если материал намокает, но, если его высушить, генерация возобновляется. Цонг Лин Ванг с коллегами уже несколько лет подряд работают над созданием портативного источника электричества, основой которых являются системы преобразования механической энергию в электрическую.
Таким образом, это оказывает огромное влияние на наши будущие потребности в энергии. Надеемся, что наше изобретение станет основой технологий для энергетики будущего». Фокус на коммерциализацию Говоря о планах, Чжун Линь Ван признается: все его внимание сосредоточено именно на трибоэлектрическом наногенераторе. Он хочет, чтобы его изобретение служило человечеству. Наступает важный и ответственный этап — переход к коммерциализации разработки. Несколько небольших компаний начинают работать над коммерческим применением, и также есть молодые люди, занимающиеся коммерциализацией. В мире насчитывается более 16 тысяч ученых из 83 стран и регионов, которые занимаются исследованиями в этой области. Каждый год публикуются тысячи статей, — говорит эксперт.
Да и во многих других странах проводятся исследования ТЭНГ, поскольку они видят большой потенциал и понимают, какое влияние может оказать ТЭНГ на отрасль энергетики. Возможности применения такого наногенератора действительно широки: его можно использовать как для датчиков, так и для мониторинга умных городов или инфраструктуры, а также для крупномасштабной «голубой энергетики». В этой связи рассчитываем выйти на коммерциализацию в течение 5—10 лет». Профессор Ван убежден: сегодня крайне важно объединять усилия ученых из разных стран, развивать международное сотрудничество, в том числе по продвижению его разработки: «Наука не имеет границ, тот же ТЭНГ принадлежит человечеству. Уверен, что при взаимодействии с иностранными коллегами мы могли бы более эффективно продвигаться к коммерческому эффекту и сделать так, чтобы ТЭНГ был полезен для общества. Это возможно только при широком сотрудничестве со всеми странами». Разработка, которая изменит мир В октябре 2023 года профессор Ван побывал в Москве — в рамках форума «Российская энергетическая неделя» он получил премию «Глобальная энергия». Она присуждена в номинации «Нетрадиционная энергетика» за изобретение трибоэлектрических наногенераторов как новой энергетической технологии для автономных систем, Интернета вещей, робототехники, искусственного интеллекта и крупномасштабного сбора «голубой энергии».
Благодаря этим преимуществам трибоэлектрические наногенераторы применимы в самых разных сферах жизни. Эту технологию также можно использовать в датчиках автономного питания и для развития сенсорных технологий в целом. Поэтому в будущем трибоэлектрические наногенераторы найдут такую форму применения, о которой пока что мы даже и не слышали», — заключил г-н Ван.
Статический разряд представляет особую опасность в элеваторах из-за опасности взрыва пыли. Возникающая искра способна воспламенить горючие пары, например бензин, пары эфира, а также газообразный метан. Для бестарных поставок топлива и заправки топливом самолетов заземляющее соединение выполняется между транспортным средством и приемным баком перед открытием баков. При заправке автомобилей на торговой станции прикосновение к металлу автомобиля перед открытием бензобака или прикосновение к форсунке может снизить риск статического воспламенения паров топлива. Такие компоненты обычно хранятся в токопроводящей пене.
Заземление путем прикосновения к рабочему столу или использования специального браслета или браслета на щиколотке является стандартной практикой при работе с неподключенными интегральными схемами. Общая модель электронного облака и потенциальной ямы, предложенная Вангом для объяснения трибоэлектрификации и переноса и высвобождения заряда между двумя материалами, которые могут не иметь четко определенной структуры энергетических зон. Источники This is Science: носимая электроника и трибоэлектричество.
НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ
Пока технология может питать только светодиодные фонари и калькуляторы, но, как отмечают авторы разработки, это шаг в будущее, где одежда человека будет заряжать носимые устройства. При создании новой мембраны ученые использовали трибоэлектрические наногенераторы TENG. Трибоэлектрическим эффектом называют явление возникновения электрических зарядов у некоторых материалов при их трении друг о друга. Данный эффект является проявлением контактной электризации. Трибоэлектрические наногенераторы тока рассматривают как один из перспективных типов постоянных источников тока: в отличие от обычных батареек, они не требует регулярной замены.
Таким образом, механическая энергия преобразуется в электрическую, которая может быть использована для питания электронных устройств.
Обычно заряд, накапливающийся на поверхности трибоэлектрика, постепенно теряется или рассеивается, снижая плотность поверхностного заряда и выходную мощность наногенератора. Однако в данном случае добавленная полистироловая мембрана собирает и удерживает заряд, сохраняя плотность поверхностного заряда AF-TENG. Исследователи использовали AF-TENG для питания 126 коммерческих светодиодов мощностью 0,06 Вт каждый, продемонстрировав практическую осуществимость создания наногенератора. Более того, устройство обладает гибкостью и воздухопроницаемостью, поскольку все компоненты состоят из волокнистых материалов. Эта технология показывает большой потенциал в сборе статического электричества с одежды.
The triboelectric charge density of the tested materials was measured with respect to liquid mercury in a glove box under well-defined conditions, with fixed temperature, pressure and humidity. It is known that this approach is too simple and unreliable. In all materials there is a positive electrostatic potential from the positive atomic nuclei, partially balanced by a negative electrostatic potential of what can be described as a sea of electrons.
Different materials have different MIPs, depending upon the types of atoms and how close they are. At a surface the electrons also spill out a little into the vacuum, as analyzed in detail by Kohn and Liang. Combined, the dipole and the MIP lead to a potential barrier for electrons to leave a material which is called the work function.
Experiments have validated the importance of this for metals and other materials. By itself it cannot explain many of the results which were established in the early 20th century. One process is due to linear strains, and is called piezoelectricity , the second depends upon how rapidly strains are changing with distance derivative and is called flexoelectricity.
Both are established science, and can be both measured and calculated using density functional theory methods. Because flexoelectricity depends upon a gradient it can be much larger at the nanoscale during sliding or contact of asperity between two objects. It has recently been suggested that flexoelectricity may be very important [61] in triboelectricity as it occurs in all insulators and semiconductors.
If there is a potential difference between two materials due to the difference in their work functions contact potential , this can be thought of as equivalent to the potential difference across a capacitor. The charge to compensate this is that which cancels the electric field.
Впервые трибоэлектрический эффект описал древнегреческий философ и математик Фалес Милетский в ходе опытов с янтарными палочками. Он заметил, что если янтарную палочку натереть кошачьим мехом, то ей можно «притянуть» легкие предметы, например, перья. Пожалуйста, оцените статью:.
'трибоэлектричество'
Исследователи обнаружили, что трибоэлектрический наногенератор, сделанный из радиально обрезанной ели, обычной древесины для строительства в Европе, показал наилучшие результаты. Вместе эти обработки повысили производительность трибоэлектрического наногенератора - он генерировал в 80 раз больше электроэнергии, чем натуральное дерево. Электроэнергия устройства была стабильной при постоянных нагрузках до 1500 циклов. Исследователи обнаружили, что прототип деревянного пола с площадью поверхности немного меньше листа бумаги может производить достаточно энергии для питания бытовых светодиодных ламп и небольших электронных устройств. Они успешно зажгли лампочку с помощью прототипа, когда взрослый человек прошел по нему, превратив шаги в электричество. По словам разработчиков, наногенератор также сохраняет свойства, которые делают древесину полезной для дизайна интерьера, в том числе механическую прочность и теплые цвета. Эти особенности могут способствовать использованию древесных наногенераторов в качестве источников зеленой энергии в умных зданиях.
Они также говорят, что деревянные конструкции могут помочь смягчить последствия изменения климата, улавливая CO2 из окружающей среды на протяжении всего срока службы материала.
Такого ресурса хватит для питания трёх лампочек накаливания. Дождевые панели расширят возможности энергетиков: получать электричество можно будет в любой точке планеты, где идут дожди, независимо от близости к рекам.
Новая панель станет одним из устройств для получения электричества из природных источников энергии. Изобретение отвечает основным принципам зелёной экономики — молодой науки, направленной на развитие человека без вреда окружающей среде.
Суперконденсатор отвечает за хранение энергии и представляет собой «сэндвич» из никель-ванадиевого катода, нанесенного на углеродную ткань, цинк-содержащего электролита и углеродного анода. Принцип работы наногенератора основан на трибоэлектрическом эффекте — природном явлении генерации разницы потенциалов при трении двух материалов. Генератор состоит из никель-ванадиевого композита на углеродной ткани и полимерного слоя из полидиметилсилоксана. При растяжении или сжатии устройства при контакте с кожей происходит перераспределение зарядов между слоями и появление электрического тока.
В их технологии используется трибоэлектрический эффект, при котором определенные материалы производят электрический заряд от контакта с другими материалами. Команда китайских инженеров разработала новую гибридную солнечную панель, которая также может собирать энергию от падающих капель дождя. Трибоэлектрические наногенераторы TENG вырабатывают заряд благодаря силам трения: подобные устройства могут применяться, например, для сбора статического электричества с одежды, автомобильных колес или сенсорных экранов. Но пока что ученые решили сосредоточиться на утилизации латентной энергии дождевых капель.
Чжунлинь Ван: Трибоэлектрические наногенераторы позволят выпускать самозаряжающиеся смартфоны
Согласно заявлению ИИТ Дели, устройство состоит из специально разработанных нанокомпозитных полимеров и контактных электродов и может генерировать мощность в несколько милливатт мВт , которой достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как часы, цифровые термометры, радиочастотные передатчики, медицинские датчики. По сравнению с традиционными методами, такими как использование пьезоэлектрического эффекта, он может генерировать значительно больше электроэнергии. Лучший пример, который мы видим, — это сверкающие огни, когда мы перемещаем одеяла или куртки.
Таким образом, эта ткань способна преобразовывать механическую энергию в электричество. Толщина гибридного материала составляет всего 0,32 миллиметра. Он легкий, гибкий, пропускает воздух. По словам разработчиков, основные компоненты недорогие. Такая ткань может быть частью элементов одежды, вставки из нее можно использовать в производстве палаток или штор, занавесок, превращая все это в источник электричества.
Новинка является практически универсальным источником энергии, поскольку может работать и днем, и ночью. Речь идет не о электростанциях, а о вставках такой текстильной продукции в обычную ткань. Производительность материала не слишком велика, но ее достаточно для снабжения энергией простых электронных устройств. За минуту этот клочок ткани заряжает конденсатор на 2 мФ напряжение — около 2В. По словам изобретателей, все это можно масштабировать.
Всеобъемлющая теория электризации пока не построена, но выявлено много эмпирических закономерностей. Правило Коэна: материал с более высокой диэлектрической постоянной получает положительный заряд. Правило Коэна получило подтверждение более чем для 400 веществ. Полярность и сила создаваемых зарядов различаются в зависимости от материалов, шероховатости поверхности, температуры, деформации и других свойств. Опытным путем были найдены трибоэлектрические ряды впервые Иоганом Вильке в 1757 : вещество, расположенное в верхней части ряда при контакте будет заряжено положительно, а то что ниже — будет заряжено отрицательно. Некоторые из рядов представлены в таблице: Существует и трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло-цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк. Человек, идущий по ковру или снимающий нейлоновую рубашку или ёрзающий в автокресле, может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более. Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, поскольку поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха.
Устройство состоит из двух миниатюрных пластинок. Когда пластины соприкасаются друг с другом, высвобождается электрический заряд, который передается на неповрежденный нерв. Если травмированный палец касается чего-либо, датчик отслеживает давление и преобразует его в напряжение: слабое для легкого прикосновения и сильное для более значительного — точно так же, как и при нормальном осязании. Основой конструкции служат каптоновые полимерные полоски толщиной 125 мкм, обеспечивающие гибкость и прочность. На них напыляется слой титана толщиной 5 нм, а сверху — 100 нм золота. Животных разделили на три группы: контрольную, в которой никаких операций не проводилось, и две группы с удаленным участком большеберцового нерва. Тактильные ощущения исследовали с помощью проволочной сетки фон Фрея. Крыса стоит на сетке, а снизу на ее лапу оказывают давление с помощью специального наконечника. Когда крыса чувствует давление, она поднимает лапу, а прибор автоматически регистрирует силу воздействия.
Новый наногенератор собирает энергию от колес автомобиля во время движения
Ученые в США пришли к выводу, что трибоэлектрический эффект отвечает за аномальную ориентацию больших дюн Титана (крупнейшего спутника Сатурна). Ученые из Технологического института Джорджии заявили о создании эффективного и надежного трибоэлектрического генератора. По трибоэлектрической шкале у сочетания двух выбранных материалов сохраняется достаточно высокая разность потенциалов. While many aspects of the triboelectric effect are now understood and extensively documented, significant disagreements remain in the current literature about the underlying details.