Trči – i stvaraj struju

Izvor: Bug.hr

Pretvaranje pokreta, gibanja čovjeka u električnu energiju nije ništa novo. To čak nije tehnologija prošlog, dvadesetog, nego baš pretprošlog, devetnaestog stoljeća. Sjetimo se samo dinama, generatora istosmjerne struje, koji se nalazi uz kotač bicikla da bi strujom napajao električnu svjetiljku. (Koliko brzo okrećeš pedale toliko jako svjetiljka sija – kad bicikl stane svjetlo se gasi.) Pa se onda spomenimo onih starih, prastarih telefona iz crno-bijelih filmova koji nisu mogli raditi  bez okretanja  ručice – tako se naime stvarala struja potrebna za prijenos signala. Uređaji slični dinamu na biciklu, dakle pokretani pedalama, uvelike su se koristili za dobivanje struje u skloništima, pa i za pogon prijenosnih radiostanica na bojištima Bogu iza nogu. No što god mislili o takvom načinu dobivanja električne energije, jedno mu se ipak mora priznati: vrlo je pouzdan. Dinamo se ne kvari tako lako, neće se izbiti poput baterije niti će zakazati noću ili za tmurnog dana poput fotonaponske ploče. Radit će uvijek gdje ima čovjeka dovoljno jakog da ga pokreće.

No kolikogod takav način proizvodnje električne energije bio pouzdan, ne može se poreći da je naporan. Usto je i nespretan, jer čovjek ne može, primjerice, istodobno uspostavljati vezu radio-stanicom i pedalama stvarati za nju struju (za to je, pedaliranje, obično bio zadužen poseban vojnik, pomoćnik radio-operatera).  Tom problemu, ili – bolje rečeno – mnoštvu problema rješenje su  nedavno pronašli kineski znanstvenici pod vodstvom profesora Yingyinga Zhanga sa Sveučilišta u Tsinghui te ga objavili u novom znanstvenom časopisu Matter (u izdanju Elseviera). Naslov njihova članka u sedam riječi sažima sukus inovacije: „Printable smart pattern for multifunctional energy-management E-textile.“ Napravili su dakle elektronički tekstil (E-textile) koji se metodom 3D-ispisa nanosi na platnenu ili neku drugu podlogu, a služi za generiranje električne energije. O čemu je riječ?

 

Riječ je o „elektroničkom“ vlaknu, debelom  pola milimetra, s dvije komponente. Prava, vanjska komponenta (ovojnica) je svila, ili točnije fibroin iz svile (silk fibroin, SF), bjelančevina od koje je načinjena svilena nit. Unutrašnji dio niti, njezina jezgra, debela 0,2 milimetra, načinjena je od ugljičnih nanocijevi (carbon nanotubes, CNTs). Da bi se dobila nit, istodobno se, kroz unutrašnu cjevćicu injektora 3D-pisača, izbacuje vodena otopina ugljičnih nanocijevi s dodatkom veziva, polivinil-acetata (CNT ink), a kroz vanjsku cjevćicu injektora vodena otopina fibroina iz svile, uz dodatak kalcijeva klorida i mravlje kiseline (SF ink). Tako nastaje svojevrsni električni vod,  izolirana žica (CNTs@SF fiber), u kojoj ugljikove nanocijevi vode struju, a protein iz svile služi kao izolator. No može se istodobno nanositi više niti, pri čemu se injektor okreće – da bi se dobio, jednostavno rečeno, konac.  A taj konac je doista neobičan konac, jer može proizvoditi električnu struju.

 

Da bi to konac mogao napraviti, proizvoditi električnu struju, treba u priču uvesti još jedan ključni element, naime foliju od polietilen-tereftalata (PET). Trenjem folije o fibroin iz svile, koji se nalazi na niti, stvara se statički elektricitet,  negativan na foliji, a pozitivan na niti. Udaljavanjem niti od folije mijenja se jakost električnog polja, pa elektroni putuju vodljivom jezgrom od folije do niti – i struja teče. Kakva struja?

 

Karakteristike struje ovise, razumije se, od karakteristika generatora, pa tako i ovoga, „triboelektričnog nanogeneratora“. Veća brzina niti prema foliji stvarat će struju višeg  napona i veće jakosti. U pokusu kineskih znanstvenika, pri povećanju brzine pomicanja od 5 na 18 cm/s jakost je struje porasla od 1 na 7 μA dok se napon povisio od 30 na 55 volti. Kada je njihovo tkanje bilo naneseno na majicu (u području pazuha) dobivene su struje gustoće snage do 18 mW/m2. Nije to  neka snaga, reći će čitatelj – no sasvim je dovoljna, pokusom su pokazali kineski znanstvenici, za pokretanje ručnog sata ili napajanje svjetleće (LED) diode.

Prikaži više
Back to top button
Close