Энерговырабатывающая ткань
 | Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы литературного русского языка. |
Энерговырабатывающие ткани (англ. Electricity-generating textile) — ткани, изготовленные с использованием фотоэлементов или пьезоэлектрического материала, которые генерирует электрическую энергию. Одежда из таких тканей может вырабатывать достаточно электричества, чтобы зарядить портативный электронный прибор.
Ткань с фотоэлементом
[править | править код]Ткань с фотоэлементами — это один из видов материала, который генерирует электричество под воздействием света. Для подзарядки портативных электронных устройств необходимо небольшое количество энергии. Одежда, оснащённая солнечными элементами, может генерировать большую часть этой энергии после нескольких часов подзарядки от солнца.
Технология
[править | править код]Ткань с фотоэлементами и калькулятор, работающий от солнечной батареи, схожи с технологической точки зрения. Ткань состоит из крошечных стержней из селенида кадмия, которые помещаются на органические полимеры или пластик. Электроны свободно движутся по стержням и создают положительный и отрицательный полюса, как в батарейке. Установив два металлических контакта на обоих концах фотоэлемента, можно аккумулировать и использовать образовавшийся ток для подзарядки небольших электронных устройств[1].
По результатам лабораторных тестов прототип фотоэлемента толщиной 200 нанометров может производить больше половины энергии батарейки для обычного фонаря.
Минусы
[править | править код]Традиционные фотоэлементы изготавливаются из кремниевых кристаллов, производство которых очень сложное и затратное. Ученые исследуют другие альтернативы, которые будут столь же эффективны при более низкой цене. Группа исследователей Калифорнийского технологического института разработала новый вид эластичного фотоэлемента, который использует только часть полупроводящего материала, но и увеличивает поглощение света[2].
Другой аспект требующий более детальной проработки — как сделать ткань менее жесткой и более удобной. Ткань с фотоэлементами состоит из маленьких солнечных панелей, которые пришиты токопроводящими нитями. Эти элементы могут быть направлены только в одном направлении, поэтому ткань неэластична по сравнению с обычной тканью.
Применение
[править | править код]Ткань c фотоэлементами может быть использована в разнообразной одежде и аксессуарах. На сегодняшний день разрабатываются специальные куртки, которые могут зарядить музыкальный плеер после 3 часов нахождения под солнцем[3].
Пьезоэлектрическая ткань
[править | править код]Пьезоэлектрическая ткань — еще один вид энерговырабатывающей ткани. Этот вид материала вырабатывает электрический заряд, преобразовывая кинетическую энергию, которая появляется в результате растяжения и скручивания ткани. Таким образом одежда из этого материала может генерировать энергию при движении её владельца.
Технология
[править | править код]Концепт микроволоконного генератора был разработан учеными из Технологического института Джорджии[4]. За основу были взяты ультратонкие кевларовые нити. Одни нити покрыты оксидом цинка, на другие наносится нанопокрытие из золота, предназначенное для сбора электричества. Чтобы нити не были жесткими, у основания они покрываются полимером. Нити при движении трутся друг о друга, создавая пьезоэлектрический эффект, который преобразует механическое движение в электрическую энергию[5].
По результатам экспериментов две нити длиной 1 см могут вырабатывать ток силой 4 наноампера напряжением 4 милливольта. Также ученые утверждают, что в дальнейшем один квадратный метр такой ткани сможет вырабатывать 80 милливатт электричества, что достаточно для зарядки портативного MP3 плеера[6].
Минусы
[править | править код]Толщина кевларовых нитей всего 50 нанометров, поэтому с точки зрения комфортности одежды из пьезоэлектрической ткани изменения практически незаметны. Однако оксид цинка, из которого сделаны нити, очень чувствителен к влаге. Поэтому пьезоэлектрическую ткань нельзя стирать[7].
Применение
[править | править код]Концепт пьезоэлектрической ткани применяется в создании рюкзаков. В настоящее время разрабатываются рюкзаки, которые вырабатывают электричество в процессе трения лямок о плечи. Лямки рюкзаков сделаны из поливинилиденфторида, прочного и гибкого материала, схожего с нейлоном. Такой тип рюкзаков представляет собой особую ценность для военных. Передвигаясь со скоростью 2—3 км/ч с рюкзаком, вес которого 45 кг, солдат сможет вырабатывать 45,6 милливатт электричества[8].
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ В Китае создана «солнечная ткань», вырабатывающая электричество. Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 24 сентября 2016 года.
- ↑ Caltech Researchers Create Highly Absorbing, Flexible Solar Cells with Silicon Wire Arrays | Caltech. Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 6 февраля 2019 года.
- ↑ M.B. Schubert and J.H. Werner. «Flexible Solar Cells for Clothing». Materialstoday, Volume 9, Issue 6. June 2006, pp 42-50
- ↑ Wanchul Seung, Manoj Kumar Gupta, Keun Young Lee, Kyung-Sik Shin, Ju-Hyuck Lee, Tae Yun Kim, Sanghyun Kim, Jianjian Lin, Jung Ho Kim, Sang-Woo Kim Nanopatterned Textile-Based Wearable Triboelectric Nanogenerator Архивная копия от 26 сентября 2020 на Wayback Machine
- ↑ ‘Smart’ clothes generate electricity | Science News for Students. Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 8 декабря 2015 года.
- ↑ Одежда, вырабатывающая энергию — разработка ученых из Джорджии Новости о Palm и других КПК : Палм - Ладошки к Солнцу! Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 1 декабря 2008 года.
- ↑ Illumin - Power-Generating Fashion: A Look into Smart Textiles. Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 23 марта 2018 года.
- ↑ Piezoelectric Backpack Concept: Take a Walk, Charge Your Gadgets : TreeHugger. Дата обращения: 3 ноября 2015. Архивировано 5 июля 2016 года.
Ссылки
[править | править код]- Prachi Patel Power from Fabrics (недоступная ссылка) MIT Technology Review, February 14, 2008