Energia este constant în jurul oamenilor în numeroasele ei forme - în lumina soarelui, căldură într-o cameră și chiar mișcările oamenilor înșiși. Toată această energie este, de obicei, pur și simplu „irosită” pentru civilizația umană, dar poate fi folosită pentru alimentarea dispozitivelor mobile și purtabile - de la senzori biometrici la ceasuri inteligente. Cercetătorii de la Universitatea din Oulu (Finlanda) au găsit un mineral cu o structură de cristal perovskit, ale cărui proprietăți îi permit să extragă energie din multe surse diferite simultan.
Perovskitele sunt o familie de minerale, dintre care multe s-au dovedit a fi promițătoare datorită capacității lor de a extrage simultan unul sau două tipuri de energie. Unul dintre membrii acestei familii, de exemplu, poate fi bun pentru transformarea energiei solare în energie electrică. Celălalt este mai bun la extragerea energiei din schimbările de temperatură și presiune care pot apărea în timpul mișcării. Sunt numite, respectiv, materiale piroelectrice și piezoelectrice.
Uneori, desigur, un singur tip de energie nu este suficient ca sursă. Este posibil ca o anumită formă de energie să nu fie întotdeauna disponibilă - pe vreme tulbure sau când o persoană nu se mișcă. Prin urmare, cercetătorii au dezvoltat dispozitive care pot extrage mai multe forme de energie. Dar aceste dispozitive necesită materiale diferite care le fac prea voluminoase pentru a fi utilizate în dispozitive compacte.
The Applied Physics Letters a publicat rezultatele unui studiu realizat de Yang Bai și colegii de la Universitatea din Oulu. Cercetătorii au studiat un tip specific de perovskit numit KBNNO, care este probabil capabil să extragă diverse forme de energie. Ca toate perovskitele, KBNNO este un material feroelectric umplut cu dipoli mici, precum micile săgeți ale busolei dintr-un magnet.
Atunci când un material feroelectric asemănător KBNNO suferă modificări de temperatură, dipolii săi sunt deplasați și astfel este indus un curent electric. Încărcarea electrică este, de asemenea, acumulată în funcție de direcția momentului dipolului. Deformarea materialului duce la faptul că anumite fragmente din acesta atrag sau resping o sarcină, ceea ce duce din nou la generarea de curent.
Cercetătorii au studiat anterior proprietățile fotovoltaice și ferroelectrice generale ale KBNNO, dar acest studiu a fost realizat la 200 de grade sub îngheț și nu s-au concentrat pe proprietățile temperaturii și presiunii materialului. În noul studiu, Yang Bai observă, pentru prima dată, toate aceste proprietăți ale materialului, care apar la temperatura camerei, au fost evaluate.
Experimentele au arătat că, deși KBNNO este bun pentru a genera energie din căldură și presiune, nu este la fel de bun ca și alte perovskite. Poate cea mai impresionantă descoperire de către cercetători a fost capacitatea de a modifica compoziția KBNNO pentru a îmbunătăți proprietățile sale piroelectrice și piezoelectrice. Astfel, este posibil să „personalizați” toate aceste proprietăți și să le utilizați cât mai eficient. Tânărul Bai și colegii săi explorează posibilitatea îmbunătățirii KBNNO folosind sodiu.
Yang Bai a mai spus că speră să creeze un dispozitiv prototip care să extragă energie din diverse surse anul viitor. Procesul său de fabricație este simplu, astfel încât tehnologia ar putea fi comercializată în câțiva ani după ce cercetătorii au identificat cel mai bun material.
Video promotional:
Potrivit lui Yang Bai, această tehnologie poate duce la o dezvoltare accelerată în zonele Internet of Things și în orașele inteligente, unde senzorii și dispozitivele consumatoare de energie pot avea acces constant la energie.
Este posibil ca un astfel de material să fie utilizat în bateriile dispozitivului, crescând eficiența energetică și reducând nevoia de încărcări frecvente. Într-o zi, Yang Bai își completează narațiunea, utilizatorul nu va trebui niciodată să-și pună gadgetul la dispoziție deloc. Bateriile dispozitivelor compacte în sens modern pot rămâne, în general, în trecut.
Dar faptul că s-a găsit o modalitate teoretică de a dispensa cu bateriile din gadgeturi nu înseamnă nici că produsele care folosesc această tehnologie vor apărea în curând, fie că tehnologia va fi vreodată pusă în aplicare.
Vor exista vreodată dispozitive care pot fi purtate și chiar smartphone-uri fără baterii, care sunt suficient pentru energia care se află în spațiul din jur, dar care se pierde, deoarece nu există o metodă eficientă de extragere a acesteia?
Bazat pe materiale de la sciencedaily.com
OLEG DOVBNYA
