Исследователи продемонстрировали новые носимые технологии, которые генерируют электричество от движения человека и повышают комфорт технологии для людей, которые ее носят. Работа основана на передовом понимании материалов, которые повышают комфорт в текстиле и вырабатывают электричество при трении о другую поверхность.
Статья «Сжатие скользких поверхностно-ассоциированных амфифилов для настраиваемых тактильных коллекторов энергии» была опубликована 15 сентября в журнале Science Advances .
Речь идет о молекулах, называемых амфифилами, которые часто используются в потребительских товарах для уменьшения трения о кожу человека. Например, амфифилы часто включают в подгузники для предотвращения натирания.
«Мы поставили перед собой задачу разработать модель, которая дала бы нам детальное фундаментальное понимание того, как различные амфифилы влияют на поверхностное трение различных материалов», — говорит Лилиан Сяо, автор-корреспондент статьи по этой работе и доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Университете штата Северная Каролина.
«Эта модель помогает нам понять молекулярную основу снижения трения и может использоваться инженерами для адаптации свойств материала к различным сферам применения».
«Затем мы начали серию экспериментов, чтобы выяснить, можем ли мы использовать амфифилы для модификации материалов и включения их в тактильные сборщики энергии», — говорит Саад Хан, соавтор и профессор химической и биомолекулярной инженерии INVISTA в Университете штата Северная Каролина.
«В частности, мы хотели узнать, можем ли мы создавать энергию из трения в материалах, модифицированных амфифилами. Оказывается, мы можем не только генерировать электричество, но и делать это, одновременно уменьшая трение, которое испытывают люди, носящие эти материалы».
Другими словами, исследователи обнаружили, что амфифилы можно использовать для создания носимых тканей со скользкой поверхностью, приятной для кожи человека.
Исследователи также обнаружили, что некоторые амфифилы обладают электронными свойствами , которые позволяют им «отдавать» электроны. И когда исследователи включили эти амфифилы-доноры электронов в носимые материалы, конечным результатом стал материал, который был и удобным, и способным генерировать электричество посредством трения, возникающего при трении о человеческую кожу или другие материалы.
«Технология сбора статической энергии хорошо отработана, но устройств, которые можно носить в течение длительного времени, до сих пор не хватает», — говорит Сяо.
«В ходе наших концептуальных испытаний мы обнаружили, что эти амфифильные материалы не только приятны на ощупь, но и могут генерировать до 300 вольт, что является выдающимся показателем для небольшого куска материала».
«Оптимальный баланс между трением, необходимым для генерации энергии, и сохранением комфорта пользователя имеет первостепенное значение при разработке тактильных технологий, и амфифильная химия предлагает простой способ добиться этого», — говорит Хан.
«Мы заинтересованы в том, чтобы сделать больше для использования этих материалов, например, изучить, как их можно включить в существующие тактильные устройства. И мы открыты для сотрудничества с отраслевыми партнерами по выявлению новых приложений».
