Istraživači s Clemsonova instituta za nanomateriale (CNI) korak su bliže bežičnom napajanju svijeta pomoću triboelektričnosti, zelenog izvora energije
Prije otprilike godinu dana, tim fizičara iz CNI-a izumio je ultra jednostavni triboelektrični nanogenerator (U-TENG). U-TENG izrađen od plastike i trake mali je uređaj koji stvara električnu energiju od pokreta i vibracija. Pljeskajući ili tapkajući nogama stvorio je napon koji se dalje prima od vanjskog kruga i pohranjuje u kondenzator ili bateriju dok se ne napuni.
Otprilike devet mjeseci kasnije, istraživači su objavili rad u časopisu Advanced Energy Materials, u kojem se navodi da su napravili bežični TENG ili W-TENG. W-TENG su također napravili isti istraživači U-TENG-a. U W-TENG-u plastika se zamjenjuje grafenom (jednoslojni grafitni olovo) i polilaktičnom kiselinom (PLA). PLA je bolji u razdvajanju pozitivnih i negativnih naboja, ali ne i u provođenju električne energije, jer su ga istraživači uparili s grafenom. Kapton traka koja je materijal za prikupljanje električne energije U-TENG zamijenjena je teflonom u W-TENG.
Nakon što su dobivali grafen postupkom "ultrazvučne obrade" i PLA vlakna i napunili ih u 3-D printer, uspješno su napravili W-TENG.
„Koristimo teflon jer ima puno fluorovih skupina koje su vrlo elektronegativne, dok je grafen-PLA vrlo elektropozitivan. To je dobar način za suprotstavljanje i stvaranje visokih napona ”, rekao je Ramakrishna Podila, dopisni autor studije i docent fizike na Clemsonu.
W-TENG može generirati najviše 3.000 volti što je dovoljno za napajanje 25 standardnih utičnica ili LCD monitora. Zbog visokog napona, W-TENG stvara električno polje oko sebe koje se može bežično osjetiti. Dakle, bežična električna energija može se pohraniti u kondenzator i baterije.
„To vam ne može samo dati energiju, već možete koristiti električno polje i kao aktivirani daljinski upravljač. Na primjer, možete dodirnuti W-TENG i upotrijebiti njegovo električno polje kao 'gumb' za otvaranje garažnih vrata ili možete aktivirati sigurnosni sustav - sve bez baterije, pasivno i bežično ", rekao je Sai Sunil Mallineni, prvi autor studije i dr. sc. student fizike i astronomije.
W-TENG ima brojne primjene poput u svemiru, usred oceana ili čak na bojnom polju. "Nekoliko zemalja u razvoju zahtijeva puno energije, iako u takvim postavkama možda nemamo pristup baterijama ili utičnicama, a izum tima tim sigurno koristi", rekao je Podila. "W-TENG bi mogao biti jedan od čistijih načina proizvodnje energije na ovim područjima."
Tim istraživača opet vodi Mallineni, u procesu patentiranja W-TENG-a putem Zaklade za istraživanje Sveučilišta Clemson. Profesor Apparao Rao, direktor Instituta za nanomaterijale Clemson, razgovarao je s industrijskim partnerima o integriranju W-TENG-a u energetsku primjenu.
Štoviše, prije pokretanja industrijske proizvodnje, Podila je rekao da je potrebno obaviti više istraživanja kako bi se teflon zamijenio ekološki prihvatljivijim elektronegativnim materijalom. Yongchang Dong, još jedan student CNI-a, vodio je rad na demonstraciji MXene-TENG-a koji je objavljen u članku u časopisu Nano Energy blizu studenog 2017. Herbert Behlow i Sriparna Bhattacharya iz CNI-a također su dijelili ove studije.
Hoće li W-TENG utjecati na područje alternativnih obnovljivih izvora energije? Rao je rekao da će se to svesti na ekonomiju.
„Možemo to doseći samo kao znanstvenici; ekonomija treba razraditi kako bi W-TENG bio uspješan ", rekao je Rao.