Vedci z Clemsonovho nanomateriálového ústavu (CNI) sú o krok bližšie k bezdrôtovému napájaniu sveta pomocou triboelektrického zdroja, zeleného zdroja energie
Približne pred rokom tím fyzikov v CNI vynašiel ultra jednoduchý triboelektrický nanogenerátor (U-TENG). U-TENG vyrobený z plastu a pásky je malé zariadenie, ktoré generuje elektrinu z pohybu a vibrácií. Tlieskaním alebo klepaním na nožičky generuje napätie, ktoré ďalej prijíma externý obvod a ukladá sa v kondenzátore alebo batérii, kým sa nenabije.
Asi o deväť mesiacov neskôr vedci publikovali príspevok v časopise Advanced Energy Materials, v ktorom sa uvádza, že vyrobili bezdrôtový TENG alebo W-TENG. W-TENG vyrábajú tiež rovnakí výskumníci spoločnosti U-TENG. Vo W-TENG je plast nahradený grafénom (jedna vrstva grafitového olova) a kyselinou polymliečnou (PLA). PLA je lepšia pri separácii pozitívnych a negatívnych nábojov, ale nie pri vedení elektriny, pretože to vedci spárovali s grafénom. Kaptonová páska, ktorá je materiálom zachytávajúcim elektrinu U-TENG, je zamieňaná s teflónom vo W-TENG.
Po získaní grafénu procesom „ultrazvuku“ a PLA vlákna a jeho naplnení do 3-D tlačiarne úspešne vyrobili W-TENG.
„Používame teflón, pretože obsahuje veľa fluórových skupín, ktoré sú vysoko elektronegatívne, zatiaľ čo grafén-PLA je vysoko elektropozitívny. Je to dobrý spôsob, ako juxtapovať a vytvárať vysoké napätia, “uviedla Ramakrishna Podila, korešpondujúca autorka štúdie a odborná asistentka fyziky v Clemsone.
W-TENG je schopný generovať maximálne 3 000 voltov, čo je dostatočné na napájanie 25 štandardných zásuviek alebo LCD monitora. Vďaka vysokému napätiu vytvára W-TENG okolo seba elektrické pole, ktoré je možné snímať bezdrôtovo. Bezdrôtová elektrina môže byť teda uložená v kondenzátore a batériách.
"Nemôže ti dať iba energiu, ale elektrické pole môžeš použiť aj ako ovládač." Môžete napríklad klepnúť na W-TENG a použiť jeho elektrické pole ako „tlačidlo“ na otvorenie garážovej brány, alebo môžete aktivovať bezpečnostný systém - všetko bez batérie, pasívne a bezdrôtovo, “uviedol Sai Sunil Mallineni, prvý autor štúdie a Ph.D. študent fyziky a astronómie.
W-TENG má bohaté použitie ako vo vesmíre, v strede oceánu alebo dokonca na bojiskách. "Niekoľko rozvojových krajín vyžaduje veľa energie, aj keď v takýchto podmienkach nemusíme mať prístup k batériám alebo zásuvkám a vynález tímu má jednoznačne filantropické využitie," uviedol Podila. „W-TENG by mohol byť jedným z čistejších spôsobov výroby energie v týchto oblastiach.“
Tím vedcov je opäť vedený Mallinenim v procese patentovania W-TENG prostredníctvom Výskumnej nadácie Clemson University. Profesor Apparao Rao, riaditeľ Ústavu pre nanomateriály Clemson, diskutoval s priemyselnými partnermi o integrácii W-TENG do energetickej aplikácie.
Pred zahájením priemyselnej výroby navyše Podila uviedol, že je potrebné vykonať ďalší výskum zameraný na výmenu teflónu za elektronegatívny materiál, ktorý je ekologickejší. Yongchang Dong, ďalší študent CNI, viedol prácu na demonštrácii MXene-TENG, ktorá bola publikovaná v článku v časopise Nano Energy blízko novembra 2017. Tieto štúdie rozdávajú aj Herbert Behlow a Sriparna Bhattacharya z CNI.
Bude mať W-TENG vplyv v oblasti alternatívnych, obnoviteľných energií? Rao uviedol, že to pôjde skôr na ekonomiku.
"Môžeme to vziať iba ako vedci; ekonomika musí pracovať, aby bol W-TENG úspešný, “uviedol Rao.