Materialet kan vende sollys, varme og bevægelse til elektricitet - alt på én gang

Mange former for energi omgiver dig:sollys, varmen i dit værelse og endda dine egne bevægelser. Al den energi - normalt spildt - kan potentielt hjælpe med at drive dine bærbare og bærbare gadgets, fra biometriske sensorer til smarte ure. Nu, forskere fra University of Oulu i Finland har fundet ud af, at et mineral med perovskit -krystalstrukturen har de rigtige egenskaber til at udvinde energi fra flere kilder på samme tid.

Perovskitter er en familie af mineraler, hvoraf mange har vist løfte om at høste en eller to energityper ad gangen - men ikke samtidigt. Et familiemedlem kan være godt for solceller, med de rigtige egenskaber til effektivt at omdanne solenergi til elektricitet. I mellemtiden, en anden er dygtig til at udnytte energi fra ændringer i temperatur og tryk, som kan opstå ved bevægelse, gør dem til såkaldte pyroelektriske og piezoelektriske materialer, henholdsvis.

Sommetider, imidlertid, kun en type energi er ikke nok. En given form for energi er ikke altid tilgængelig - måske er det overskyet, eller du er til et møde og kan ikke rejse dig for at flytte rundt. Andre forskere har udviklet enheder, der kan udnytte flere former for energi, men de kræver flere materialer, tilføjer bulk til det, der formodes at være en lille og bærbar enhed.

Denne uge i Anvendt fysik bogstaver Yang Bai og hans kolleger ved University of Oulu forklarer deres forskning om en bestemt type perovskit kaldet KBNNO, som muligvis kan udnytte mange former for energi. Som alle perovskitter, KBNNO er ​​et ferroelektrisk materiale, fyldt med små elektriske dipoler, der er analoge med bittesmå kompassnåle i en magnet.

Når ferroelektriske materialer som KBNNO undergår ændringer i temperaturen, deres dipoler forskydes, som fremkalder en elektrisk strøm. Elektrisk ladning akkumuleres også i henhold til den retning, dipolerne peger. Deformering af materialet får visse regioner til at tiltrække eller afvise afgifter, igen at generere en strøm.

Tidligere forskere har undersøgt KBNNOs fotovoltaiske og generelle ferroelektriske egenskaber, men de gjorde det ved temperaturer et par hundrede grader under frysepunktet, og de fokuserede ikke på egenskaber relateret til temperatur eller tryk. Den nye undersøgelse repræsenterer første gang, nogen har vurderet alle disse egenskaber på én gang over stuetemperatur, Sagde Bai.

Forsøgene viste, at mens KBNNO er ​​rimelig god til at generere elektricitet fra varme og tryk, det er ikke helt så godt som andre perovskitter. Måske det mest lovende fund, imidlertid, er, at forskerne kan ændre sammensætningen af ​​KBNNO for at forbedre dets pyroelektriske og piezoelektriske egenskaber. "Det er muligt, at alle disse egenskaber kan indstilles til et maksimalt punkt, "sagde Bai, WHO, med sine kolleger, undersøger allerede et sådant forbedret materiale ved at forberede KBNNO med natrium.

Inden for det næste år, Bai sagde, han håber at bygge en prototype multi-energi-høstingsenhed. Fremstillingsprocessen er ligetil, så kommercialisering kunne komme på få år, når forskere identificerede det bedste materiale.

"Dette vil skubbe udviklingen af ​​tingenes internet og smarte byer, hvor strømforbrugende sensorer og enheder kan være energibæredygtige, " han sagde.

Denne form for materiale vil sandsynligvis supplere batterierne på dine enheder, forbedre energieffektiviteten og reducere, hvor ofte du skal genoplade. En dag, Bai sagde, høstenergi kan betyde, at du ikke længere skal tilslutte dine gadgets. Batterier til små enheder kan endda blive forældede.