Инженеры разрабатывают материал, который производит электричество от дыхания

Аспирант материаловедения Цзянь Ши и доцент-инженер Сюйдун Ванг недавно продемонстрировали материал, генерирующий энергию от дыхания. В материале, который может стать основой для разработки устройств, приводимых в действие носовым дыханием, используется тот же пьезоэлектрический эффект, что и в зажигалках для конфорок кухонной плиты.

В своей статье в сентябрьском номере журнала Энергия и Экология, инженеры рассказали о разработке пластиковой микро-ленты, которая вибрирует от низкоскоростного воздушного потока, например, от человеческого дыхания. По их словам, в определенных материалах, таких как поливинилиденфторид (PVDF) электрический заряд накапливается вследствие механического воздействия. Это всем известный пьезоэлектрический эффект. Исследователи спроектировали такой PVDF, который может генерировать энергию, достаточную для работы небольших электронных устройств.

«По сути, мы собираем механическую энергию от процессов жизнедеятельности биологических систем. Поток воздуха нормального человеческого дыхания обычно составляет менее двух метров в секунду», – говорит Ванг. «Мы подсчитали, что если бы мы смогли сделать этот материал достаточно тонким, то малые колебания смогут производить микроватт электроэнергии, которая приводила бы в действие датчики и другие устройства, имплантированные в лицо».

В последние годы, используя современные достижения в области нанотехнологий и малой электроники, исследователи всего мира трудятся над созданием целого ряда биомедицинских устройств, которые могли бы контролировать содержание глюкозы в крови для диабетиков или служить в качестве «пожизненного» аккумулятора для кардиостимулятора. Для поддержания этих крошечных устройств в работоспособном состоянии нужен небольшой источник питания. В данном случае, этим источником может стать человеческое дыхание.

При создании вибрирующей микро-ленты группа ученых под руководством Ванга использовала процесс ионного травления особо тонкого материала с полным сохранением его пьезоэлектрических свойств. Инженер считает, что при определенном усовершенствовании можно будет уменьшить его толщину вплоть до субмикрон. А поскольку PVDF является еще и биосовместимым, то разработка на его основе специальных пъезоматериалов явится значительным шагом вперед на пути к созданию реальных устройств для захвата энергии от дыхания.