Forskere søger at fange ren energi fra vores tøj

Kunne en jakke eller et par jeans en dag drive din mobiltelefon og andre elektroniske enheder?

Dette er målet for et multidisciplineret team af forskere, herunder fra Heriot-Watt University's Research Institute for Flexible Materials, som står bag et nyt projekt, der skal høste den kinetiske energi, der genereres i tøj gennem state-of-the-art nanoteknologi.

Akademikerne, som alle er baseret i Skotland og Irland, forsøger at skabe et friktionsbaseret, bærbart autonomt energisystem. De vil bruge banebrydende nanogeneratorer, som er designet til at fange og genbruge den kinetiske energi i beklædningsmaterialer, der skabes, når bæreren bevæger sig. Hvis det lykkes, disse små, diskrete enheder vil blive vævet ind i hverdagstøj.

Holdet siger, at deres teknologi kan være tilgængelig så tidligt som i 2027 og i stand til at drive et væld af enheder såsom mobiltelefoner, smarte ure og tablets.

Professor George Stylios fra Heriot-Watt's School of Textiles and Design in the Scottish Borders leder på de tekstile aspekter af projektet. Han undersøger måder at udvikle og integrere teknologien i beklædningsgenstande.

Han sagde:"Som mennesker, vi bruger tilsammen en enorm mængde energi, når vi bevæger os rundt, så hvorfor ikke fange dette og bruge det godt?

"At gøre det ville ikke kun gavne planeten i vores kamp mod klimaændringer, men også give vedvarende bekvemmelighed til folks liv.

"Stoftypen og mekanikken, og vigtigst af alt stoffets overfladeinteraktion, er afgørende for at sætte os i stand til at generere nok energi ved koblingseffekten af ​​bevægelse og nanoteknologi til at generere en vedvarende kilde til elektricitet."

Projektet er et ægteskab mellem banebrydende videnskab og stof.

På samme måde som statisk elektricitet skabes, forskerne søger at optimere friktionen mellem to materialer for at generere en ladning. De udvikler et fleksibelt stof kendt som en triboelektrisk nanogenerator, eller TENG for kort, at udnytte og opbevare denne bæredygtige energikilde.

Tidligere forsøg på at skabe stof TENG'er er mislykkedes hovedsageligt på grund af, at de ikke var i stand til at generere tilstrækkelig strøm. Men dette seneste projekt sigter mod at bruge specialmaterialer til at maksimere stoffriktion og designe en højeffektiv TENG med forbedret ydeevne.

Professor Stylios fortsætter:"Vores største udfordring er at øge vores udgangseffekt for at gøre dette til en levedygtig mulighed. F.eks. tekstil TENG'er producerer i øjeblikket strøm i mikrowatt til milliwatt-området. Vi er nødt til at øge friktionsniveauet drastisk for at opnå et output på hundredvis af milliwatt, som er påkrævet for at drive de fleste mobile enheder.

"Vores svar på dette problem er at skabe et ekstremt effektivt energigenererende stofmateriale til brug i enhver beklædningsgenstand. Vi søger at optimere friktionen og bruge avancerede materialebearbejdningsteknikker til at producere overflader, der fungerer på fibre i mikronstørrelse."

Selvom ideen om effektivt at bære lagret elektricitet kan lyde farlig, Professor Stylios siger, at der ikke er noget at frygte.

"Denne teknologi er sikker at bære og bruge, da niveauerne af strømudgang er meget lave, hvilket ikke skader brugeren, " han sagde.

"Fokus ville være i områder med maksimal kropskontakt, såsom i siden af ​​albuerne.

"Når vi har genereret og lagret denne energi, er spørgsmålet, hvordan vi overfører det til mobile enheder? Vi har et par måder at gøre dette på. For det første, vi kan opbevare elektriciteten i et lille polymerbatteri på selve tøjet, men min præference er den anden mulighed for direkte at overføre elektriciteten trådløst, ved blot at have vores telefon i lommen."