Полимерная пленка MIT получает энергию от водяного пара

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новую био-полимерную пленку, которая может генерировать электричество за счет взаимодействия с водяным паром. Материал изменяет свою форму, когда он поглощает пары жидкости. Использование механической энергии, возникающей при многократной деформации био-полимерной пленки, позволяет генерировать электроэнергию для питания микро- и наноэлектронных устройств, таких как сенсоры.

Команда исследователей из Массачусетского технологического института опубликовала результаты своей работы в журнале Science. Ученые отмечают, что сейчас всевозможные датчики работают от батарей, которые приходится периодически заменять. Если новое устройство будет успешно коммерциализированно, то энергию можно будет получать напрямую из окружающей среды.

Ученые надеются, что если им удастся достичь более высокой эффективности преобразования механической энергии в электрическую, этот материал сможет найти еще более широкое применение. Команда надеется, что новая био-полимерная пленка сможет стать основой генераторов электроэнергии для носимых электроприборов.

Био-пленка толщиной 20 мкм состоит из взаимосвязанных сетей двух разных отделенных друг от друга полимеров: полипиррола (который образует твердую, но при этом гибкую матрицу, обеспечивая структурную поддержку) и полиол-бората (мягкий гель, который увеличивается в объеме при поглощении воды). Объединяя два вида полимеров, ученым удалось увеличить количество генерируемой механической энергии. Полимерная пленка не требует каких-либо манипуляций с условиями окружающей среды, в отличие от других подобных разработок.

Исследователи продемонстрировали, что фрагмент такой пленки массой 25 мг может поднимать груз, который превосходит его по весу в 380 раз. Механическая энергия, вырабатываемая материалом, может быть преобразована в электричество путем связывания полимерной пленки с пьезоэлектрическим материалом (который преобразует механические напряжения в электрический заряд). Это позволяет вырабатывать в среднем 5,6 нановатт электроэнергии, которая может накапливаться в конденсаторах. В теории материал также может быть прикреплен к одежде – устройство будет работать за счет испарения пота, запитывая датчики контроля физиологических показателей.

Видео: Artificial muscles at MIT