Energi er stadig rundt mennesker i sine mange former - i sollys, varme i et rom, og til og med bevegelsene til menneskene selv. All denne energien er vanligvis bare "bortkastet" for menneskelig sivilisasjon, men den kan potensielt brukes til å drive mobile og bærbare apparater - fra biometriske sensorer til smartklokker. Forskere fra University of Oulu (Finland) har funnet et mineral med en perovskitt krystallstruktur, hvis egenskaper gjør det mulig å utvinne energi fra mange forskjellige kilder samtidig.
Perovskitter er en familie av mineraler, hvorav mange har vist seg lovende på grunn av deres evne til å utvinne en eller to typer energi samtidig. Et av medlemmene i denne familien, for eksempel, kan være bra for å konvertere solenergi til elektrisitet. Den andre er flinkere til å trekke ut energi fra endringene i temperatur og trykk som kan oppstå under bevegelse. De kalles henholdsvis pyroelektriske og piezoelektriske materialer.
Noen ganger er det selvfølgelig ikke nok med en type energi som kilde. En viss form for energi er kanskje ikke alltid tilgjengelig - i overskyet vær eller når en person ikke er i bevegelse. Derfor har forskere utviklet enheter som kan hente ut flere energiformer. Men disse enhetene krever forskjellige materialer som gjør dem for klumpete til bruk i kompakte enheter.
The Applied Physics Letters har publisert resultatene fra en studie av Yang Bai og kolleger ved University of Oulu. Forskere har studert en spesifikk type perovskitt kalt KBNNO, som sannsynligvis er i stand til å trekke ut forskjellige former for energi. Som alle perovskitter er KBNNO et ferroelektrisk materiale fylt med bittesmå elektriske dipoler, som de små kompasspilene i en magnet.
Når et KBNNO-lignende ferroelektrisk materiale gjennomgår temperaturendringer, blir dens dipoler forskjøvet, og dermed induseres en elektrisk strøm. Elektrisk ladning akkumuleres også i henhold til retning av dipolmomentet. Deformasjonen av materialet fører til at visse fragmenter av det tiltrekker eller avviser en ladning, noe som igjen fører til generering av strøm.
Forskere har tidligere studert de fotovoltaiske og generelle ferroelektriske egenskapene til KBNNO, men denne studien ble utført 200 grader under frysepunktet, og de fokuserte ikke på materialets temperatur- og trykkegenskaper. I den nye studien bemerker Yang Bai for første gang at alle disse egenskapene til materialet, som vises ved romtemperatur, ble evaluert.
Eksperimenter har vist at selv om KBNNO er bra for å generere energi fra varme og trykk, er den ikke like god som andre perovskitter. Kanskje den mest imponerende oppdagelsen av forskerne var muligheten til å endre KBNNO-sammensetningen for å forbedre dens pyroelektriske og piezoelektriske egenskaper. Dermed er det mulig å "tilpasse" alle disse egenskapene og bruke dem så effektivt som mulig. Unge Bai og kollegene hans undersøker muligheten for å forbedre KBNNO ved bruk av natrium.
Yang Bai sa også at han håper å lage en prototypenhet som henter ut energi fra forskjellige kilder neste år. Produksjonsprosessen er enkel, så teknologien kan kommersialiseres i løpet av få år etter at forskere har identifisert det beste materialet.
Salgsfremmende video:
I følge Yang Bai kan denne teknologien føre til akselerert utvikling i områdene tingenes internett og smarte byer, der energikrevende sensorer og enheter kan ha konstant tilgang til energi.
Slikt materiale vil sannsynligvis bli brukt i enhetsbatterier, noe som øker deres energieffektivitet og reduserer behovet for hyppige ladninger. En dag kompletterer Yang Bai historien, brukeren trenger aldri å sette gadgeten sin på lading i det hele tatt. Batterier av kompakte enheter i moderne forstand kan generelt forbli i fortiden.
Men det at det er funnet en teoretisk måte å dispensere for batterier i dingser betyr ikke verken at produkter som bruker denne teknologien snart vil dukke opp, eller at teknologien noen gang vil bli implementert.
Vil det noen gang være bærbare enheter og til og med smarttelefoner uten batterier, som er ganske nok for energien som er i rommet rundt, men som går tapt, fordi det ikke er noen effektiv metode for å trekke den ut?
Basert på materialer fra sciencedaily.com
OLEG DOVBNYA
