Az energia állandóan az emberek körül van, annak sokféle formájában - napfényben, melegben a szobában és akár az emberek mozgásában is. Ezt az energiát általában egyszerűen "pazarolják" az emberi civilizáció számára, de potenciálisan fel lehet használni mobil és hordozható készülékek táplálására - a biometrikus érzékelőktől az intelligens órákig. A finnországi Oulu Egyetem kutatói találtak egy ásványi anyagot perovskite kristályszerkezettel, amelynek tulajdonságai lehetővé teszik az energia kinyerését sokféle forrásból egyidejűleg.
A perovskitok az ásványok családja, amelyek közül sokan ígéretesnek bizonyultak, mivel képesek egyszerre kinyerni egy vagy kétféle energiát. Például a család egyik tagja jó lehet a napenergia villamos energiává történő átalakítására. A másik módszer az, hogy jobban kivonja az energiát a mozgás során bekövetkező hőmérséklet- és nyomásváltozásokból. Ezeket piroelektromos és piezoelektromos anyagoknak nevezzük.
Időnként természetesen egyfajta energia nem elegendő forrásként. Előfordulhat, hogy bizonyos energiaformák nem mindig érhetők el - felhős időben vagy amikor egy személy nem mozog. Ezért a kutatók olyan eszközöket fejlesztettek ki, amelyek többféle energia kinyerésére képesek. De ezeknek az eszközöknek különféle anyagok szükségesek, amelyek miatt a kompakt eszközökhöz való felhasználásuk miatt túl nagy terjedelemben vannak.
Az Applied Physics Letters közzétette Yang Bai és munkatársai által az Oulu Egyetemen végzett tanulmány eredményeit. A kutatók a KBNNO nevű perovszkitet egy speciális típusát vizsgálták, amely valószínűleg képes különféle energiaformák kinyerésére. Mint minden perovskite, a KBNNO egy ferroelektromos anyag, apró elektromos dipolokkal töltve, mint például a mágnesben lévő kis iránytű nyilak.
Amikor egy KBNNO-szerű ferroelektromos anyag hőmérsékleti változásokon megy keresztül, dipóliái elmozdulnak, és így villamos áram alakul ki. Az elektromos töltés szintén felhalmozódik a dipól nyomaték iránya szerint. Az anyag deformációja ahhoz a tényhez vezet, hogy annak bizonyos töredékei vonzzák vagy taszítják a töltést, ami ismét áram generálásához vezet.
A kutatók korábban megvizsgálták a KBNNO fotovoltaikus és általános ferroelektromos tulajdonságait, ám ezt a vizsgálatot 200 fokos fagyás alatt végezték el, és nem összpontosítottak az anyag hőmérsékletére és nyomására. Az új tanulmányban Yang Bai megjegyzi, hogy először értékelték az anyag mindegyik tulajdonságát, amelyek szobahőmérsékleten jelennek meg.
Kísérletek kimutatták, hogy míg a KBNNO jó hő- és nyomás-termeléshez, nem olyan jó, mint más perovskitek. A kutatók talán a leglenyűgözőbb felfedezése a KBNNO összetételének módosítása volt annak képessége, hogy javítsák annak piroelektromos és piezoelektromos tulajdonságait. Így lehetséges ezeket a tulajdonságokat "testreszabni" és a lehető leghatékonyabban használni. Young Bai és kollégái feltárják a KBNNO nátrium felhasználásával történő javításának lehetőségét.
Yang Bai azt is elmondta, hogy reméli, hogy elkészít egy prototípus eszközt, amely jövőre különféle forrásokból nyeri energiát. Gyártási folyamata egyszerű, így a technológiát néhány éven belül forgalomba lehet hozni, miután a kutatók azonosították a legjobb anyagot.
Promóciós videó:
Yang Bai szerint ez a technológia felgyorsult fejlődéshez vezethet a tárgyak internete és az intelligens városok területén, ahol az energiafelhasználó érzékelők és eszközök folyamatosan hozzáférhetnek az energiához.
Az ilyen anyagokat valószínűleg a készülék akkumulátoraiban használják, növelve azok energiahatékonyságát és csökkentve a gyakori töltések szükségességét. Egy nap Yang Bai kiegészíti elbeszélését, a felhasználónak soha nem kell feltennie a készüléket. A modern értelemben vett kompakt eszközök elemei általában a múltban maradhatnak.
De az a tény, hogy egy elméleti módszert találtak arra, hogy a készülékekben elkerülje az akkumulátorokat, nem jelenti azt sem, hogy hamarosan megjelennek ezt a technológiát használó termékek, vagy hogy a technológiát valaha is bevezetik.
Léteznek-e hordható eszközök és akár okostelefonok is, amelyek nem tartalmaznak elemeket, amelyek elégségesek ahhoz a energiához, amely a környékben van, de elveszik, mert nincs hatékony módszer annak kinyerésére?
A sciencedaily.com anyaga alapján
OLEG DOVBNYA