Mata sensoryczna z grafenu

Szkoccy naukowcy stworzyli wrażliwą na nacisk matę zawierającą materiał na bazie grafenu, który generuje energię, gdy ludzie po niej chodzą. Sugerują przy tym, że ta tania, energooszczędna technologia mogłaby być wykorzystywana do zasilania czujników, monitorowania zajętości budynków lub zmniejszania zużycia energii, na przykład poprzez kontrolowanie temperatury, gdy ludzie wchodzą lub wychodzą z pomieszczenia.

Naukowcy z Institute of Thin Films, Sensors and Imaging (ITFSI) na University of the West of Scotland (UWS) wykorzystali trójwymiarową piankę grafenową o nazwie Gii jako warstwę aktywną w generatorze energii. Materiał jest wytwarzany przez szkocką firmę Integrated Graphene.

Od około 20 lat naukowcy badają wykorzystanie tryboelektrycznych nanogeneratorów (Tengs) do przekształcania energii mechanicznej w użyteczną energię elektryczną do zasilania nie tylko małych urządzeń, takich jak czujniki, ale także bardziej energochłonnych urządzeń, takich jak drony. Jednak wysiłki mające na celu wyprodukowanie komercyjnie opłacalnych generatorów Tengs były jak dotąd utrudnione przez problemy, takie jak słaba trwałość, ograniczona wydajność energetyczna czy niska wydajność.

Szkoccy naukowcy uważają, że wykorzystanie materiału Gii otwiera w tym obszarze nowe możliwości ze względu na jego właściwości, takie jak duża powierzchnia, porowatość, niewielka waga i dobre parametry elektryczne. Materiał wrażliwy na nacisk może być wykorzystany, na przykład do generowania energii dla aplikacji Przemysłu 4.0, zbierania jej od ludzi chodzących po chodnikach lub pojazdów poruszających się po drogach albo do zasilania biosensorów noszonych w celu monitorowania zdrowia.

- Jesteśmy bardzo podekscytowani naszymi odkryciami - powiedział dr Carlos Garcia Nuñez, wykładowca z UWS - Dzięki naszej pracy z Integrated Graphene udowodniliśmy, że użycie materiału Gii jako warstwy aktywnej w tryboelektrycznych nanogeneratorach może działać jako niezawodny i opłacalny sposób pozyskiwania energii dla autonomicznych czujników i elektroniki. To odkrycie ma ogromny potencjał dla dynamicznie rozwijającej się globalnej branży Internetu rzeczy. Biorąc pod uwagę światowe zapotrzebowanie na alternatywne źródła zielonej energii, Gii-Tengs może potencjalnie zapewnić zrównoważone źródło energii dla wielu małych urządzeń elektronicznych, których używamy w naszym codziennym życiu.

- Możliwości Gii-Tengs są nieograniczone i mają wielki potencjał - dodał Marco Caffio, dyrektor naukowy Integrated Graphene - Zważywszy na to, że do 2030 roku liczba połączonych ze sobą urządzeń IoT na całym świecie ma osiągnąć 100 miliardów, istnieje wyraźna potrzeba tworzenia nowych zrównoważonych źródeł energii i technologii, które mogą zaspokoić zapotrzebowanie na energię w różnych dziedzinach życia. Nasza platforma Gii-Tengs mogłaby potencjalnie zapobiec ciągłej wymianie baterii w ogromnej ilości urządzeń i zmniejszyć wykorzystanie przewodów, czyniąc technologię IoT niedalekiej przyszłości bezprzewodową i autonomiczną w kontekście energetycznym. Jesteśmy podekscytowani potencjałem technologii i wierzymy, że może odegrać ona  kluczową rolę w drodze społeczeństwa do inteligentnego świata.

Naukowcy opublikowali wyniki swoich badań w ScienceDirect.

(rr)