A kínai Honan Egyetem kutatói olyan új kerámiaszálat fejlesztettek ki, amely sokkal erősebbé teheti az úgynevezett piezoelektromos nanogenerátorokat (PENG). A mérnökök számításai szerint az új fejlesztés megháromszorozhatja a nanogenerátorok teljesítményét – számolt be róla az Interesting Engineering.
A piezoelektromos anyagok minimális mennyiségű elektromos áramot termelnek, amikor valamilyen külső erőbehatás – összenyomás, nyújtás vagy rezgés – éri őket. A külső behatás jöhet az elektromos vezetékek rezgéseiből, az ember mozgásából vagy akár gépektől is.
A tudósok a munkájuk során a piezoelektromos nanogenerátoroknál használt kerámiát (bárium-kalcium-cirkónium-titanátot) vontak be ezüst nanorészecskékkel, ami ágszerű kerámiarészecskéket eredményezett. Ezek a szálak heterostruktúrát – különböző anyagokból álló vegyes szerkezetet – alkotnak, amely javítja a töltések szétválasztását és szállítását. Mindez olyan, mintha a vezetékhez további vezetékeket adnának, hogy az áramot könnyebb legyen szállítani és tárolni.
Az új anyag kétféle módon javítja a nanogenerátorok teljesítményét. Egyfelől több elektromos áram keletkezik, másfelől pedig a töltéstranszport is hatékonyabbá vált.
Amikor nyomás éri a generátort, az úgynevezett Schottky-diódák – fémből és félvezetőből álló diódák – segítenek abban, hogy a töltések a megfelelő irányba menjenek ahelyett, hogy szétszóródnának. A Journal of Advanced Ceramics című tudományos folyóiratban megjelent publikáció szerint a szakemberek 96,4 voltot és 15,52 mikroampert termeltek a megoldással. Ez nagyjából 3–6-szor nagyobb teljesítményt jelent, mint a hagyományos piezoelektromos nanogenerátorok esetében.
A tesztek során azt találták, hogy a nanogenerátor magukból a vezetékekből nyerte ki a rezgésenergiát, vagyis nem volt szükség akkumulátorokra. A rendszer áramkörökkel, vezeték nélküli kommunikációval és gépi tanulással kombinálva képes volt érzékelni, hogy egy rezgéscsillapító eszköz működése rendben volt-e vagy esetleg meghibásodott.
Mivel a pontossága nagyjából 96 százalékos volt, ez a megoldás a jelek szerint használható lehet például az elektromos hálózatok monitorozására. Ez végső soron gyorsabb és hatékonyabb karbantartást eremdényezhet.
A kutatók hangsúlyozzák: mindez egyelőre csak egy kezdeti kutatás volt, a jövőben pedig még hatékonyabbá kell tenni a rendszert, hogy azzal valóban önállátó, működőképes berendezéseket lehessen készíteni.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
