Вже скоро замість того, щоб прогулятися до найближчого магазину за новими батарейками, достатньо буде просто прогулятися. Наприклад, у парку, - а підзаряджаючі кросівки зроблять свою справу.
Черговий пристрій для перетворення механічної енергії на електрику запропонували працюючі в США інженери на чолі з Томом Крупенкіним (Tom Krupenkin). Повністю замінити звичайні зарядні пристрої він навряд чи зможе, але здатний сильно збільшити інтервал між підзарядками мобільників, смартфонів і взагалі будь-яких улюблених гаджетів.
Дослідники показали, що в процесі кроку у вигляді тепла розсіюється аж 20 Вт потужності (на кожну ногу), і розробники постійно шукають способи її ефективного вилучення та утилізації. Правда, досі ефективність була невисокою: вдавалося генерувати від декількох мікроват до сотень міліват, чого свідомо недостатньо для звичайної портативної електроніки.
Один з підходів до цього завдання полягає у використанні звичайного електростатичного конденсатора, пристрою для накопичення заряду, що складається з пари тонких і плоских електродів (обкладок), розташованих паралельно один одному і розділених шаром діелектрика. Один електрод накопичує позитивні заряди, інший - від'ємні, і кількість зарядів, які здатний конденсатор накопичити (ємність) залежить як від властивостей обкладок, так і від властивостей і товщини ізолюючого шару між ними. Якщо конденсатор здавити, зменшивши відстань між обкладками, ємність і напруга ростуть - а в ланцюгу, пов'язаному з обкладками конденсатора виникає струм, який і можна використовувати. При знятті зовнішнього тиску система повертається в початковий стан.
Ключовий момент у використанні цього підходу полягає в тому, що чим менше відстань між обкладками конденсатора і чим більше його ємність, тим більшим стає зростання напруги - і тим вище виявляється ефективність такого генератора. Однак через природні нерівності поверхні електродів, особливо знаходяться під постійним деформуючим тиском, домогтися мінімальної відстані для ефективного збору енергії виявляється не надто просто: зазвичай воно становить близько мікрометра, чого абсолютно недостатньо.
Тому Том Крупенкін і його команда вирішили просто відмовитися від одного з твердотільних електродів і замінити його провідною рідиною. Для початку вони взяли плоский провідник і нанесли на нього найдрібніші краплі такої рідини, а зверху помістили другий тонкий провідник, покритий шаром ізолятора товщиною 10 − 50 нм - саме цією величиною обмежилася в підсумку відстань між обкладками конденсатора. Якщо верхню обкладку придавити, створюється цілком пристойна напруга: за розрахунками авторів, для конденсатора площею із середню ногу таким шляхом можна збирати до 2 Вт енергії - на кілька порядків більше, ніж у авторів інших систем. Це означає, що для повної підзарядки стандартного мобільного телефону буде потрібна двогодинна прогулянка.
Крупенкін з колегами настільки натхненні цим успіхом, що вже заснували компанію InStep NanoPower для комерціалізації своєї технології. Зараз вони працюють над створенням робочого прототипу генератора, який можна було б поміщати в підошву взуття - і обіцяють продемонструвати його роки через два.
Публікація ScienceNOW
