Сенсорные экраны на основе трибоэлектрики

3 сентября 2012 в 10:00

Georgia Tech или Технологический институт Джорджии, в который раз продемонстрировал свою новую разработку. Его исследователи вместе с профессором факультета материаловедения и инженерии, Чжун Линь Ваном, собрали трибоэлектрический генератор.

В основе изобретения лежит трибоэлектрический эффект, который предполагает возникновение электричества посредством трения двух разных материалов. Подобное явление довольно известно и было открыто очень давно. По некоторым данным это сделал древний грек. Оно проявило себя, когда его усы притянулись к янтарному камню, после того, как он потер его о свою тогу. Точно так же происходит и с волосами, когда они притягиваются к расческе, что можно наблюдать ежедневно.

Но новшеством изобретения стало то, что используя такую возможность, ученые сделали маленький генератор, состоящий из двух полимеров и реагирующий на любое механическое влияние. В качестве материалов были взяты полидиметилсилоксан (PDMS) и полиэстер. При трении, полиэстер выпускает электроны, а PDMS их принимает. После одного цикла трения, оба материала разделяют, чтобы между ними получился воздушный зазор. Он провоцирует образование дипольного момента, когда на PDMS изолируются заряды, а положительные и отрицательные электроны разделяются. Для выравнивания потенциала на полимеры подается малая доза электрической нагрузки, что приводит к возникновению переменного тока.

Такой генератор можно установить в современных сенсорных экранах, поскольку он имеет 75% прозрачности. Он станет хорошей заменой стандартным датчикам и будет сам себя питать, без дополнительных источников энергии. Ведь новые датчики имеют высокую чувствительность и реагируют даже на каплю воды или на давление менее 13 мили паскалей. Их можно с успехом использовать в различных органических электронных и оптико-электронных системах. Также, им подойдет практически любая поверхность для установки.

Генератор пока что обладает не высокой мощностью, но и та, что есть, была получена экспериментальным путем. Устройство проходит сертификацию, подробнее об этом можете узнать здесь. Ученые попробовали в действии различные рисунки на поверхности материалов, и пришли к выводу, что именно пирамидальные паттерны лучше, чем линейные или кубические. Поскольку пирамиды образуют дополнительные воздушные пустоты между полимерами, чем упрощают разделение зарядов. Так, им удалось повысить силу тока до 0,13 мкА, а напряжение до 18 вольт.

Согласно проведенным практическим испытаниям, трибоэлектрический генератор может работать беспрерывно пару дней и выдерживать до 100000 циклов трения. Следующей целью работников Технологического института является разработка аккумуляторной системы, которая могла бы хранить все выработанное им электричество.