Энерговолокно способно заряжать носимую технику

Новые волокна, подражающие свойствам специальных вырабатывающих электричество клеток, которыми обладают электрические угри, могут заряжать носимые устройства. Эти волокна соединяют в себе проводящие углеводородные нанотрубки, изолирующие резиновые провода и электродную пасту, необходимую для создания крошечных конденсаторов, которые расположены последовательно для создания высокого напряжения.

Идея исследователей заключается в том, чтобы вшивать эластичные волокна, подражающие свойствам электрических угрей, в одежду, чтобы заряжать носимые устройства. Во время экспериментов энерговолокно генерировало достаточное количество энергии для зарядки светодиодов и электронных наручных часов.

Энерговолокно

Электрические угри (Electrophorus electricus) могут выпускать смертельные электрические разряды, чтобы парализовать добычу или защититься от хищников. Клетки этой рыбы, известные как электроциты, накапливают и высвобождают электрически заряженные ионы для создания мощных электрических полей.

Сама по себе одна клетка вырабатывает низкое напряжение, всего около 0,15 вольт, однако, в угре работают тысячи таких расположенных одна за другой клеток, которые вместе генерируют напряжение до 600 вольт.

Для того чтобы повторить подобное ученые создали волокна, подражающие способности электрических угрей соединять крошечное электрическое напряжение из множества клеток.

Эти волокна – конденсаторы, что означает, что они являются альтернативой парам проводников и непроводников, или материалам, которые блокируют электрический ток. Конденсаторы накапливают электрический заряд на поверхности проводников и могут захватывать и высвобождать энергию намного быстрее чем батареи, несмотря на то, что обычно они способны накапливать меньше энергии чем батареи.

Ученые сделали конденсаторы из первого поверхностного слоя углеводородных нанотрубок вокруг эластичных резиновых волокон толщиной в 500 микрон, что в пять раз толще обычного человеческого волоса.

Исследователи добились того, что поверхность проводящих углеводородных трубок полностью не перекрывает изолирующие резиновые проводки. Поэтому сохранились промежутки, в которых и заключается особенность устройства. Проводящая электродная паста, нанесенная на волокна, превращает их в конденсаторы.

Чем больше чередующихся участков проводящих нанотрубок и изолирующей резины в волокне, тем большее напряжение оно сможет сгенерировать. Согласно докладам исследователей в журнале Advanced Materials от 14 января, волокно длиной примерно 12 метров может воспроизвести напряжение в 1000 вольт.

По словам исследователей, эластичные волокна способны растягиваться до 70% от их обычной длины без потери их электрических или структурных качеств. Волокна могут соединяться и создавать ткань, которая может быть вшита в одежду.

Ученые также соединили волокна-конденсаторы с солнечными батареями, имеющими форму волокон, чтобы создать материал, способный вбирать в себя и хранить энергию. Во время эксперимента эти скомбинированные волокна при прямом световом контакте генерировали напряжение в 10 вольт, чего достаточно для зарядки некоторых маленьких электронных устройств.