Полы могут быть изготовлены из любого количества экологически чистых материалов, что делает их, как правило, экологически безопасными как для дома, так и для бизнеса.
Теперь полы могут быть еще более «зелеными» благодаря недорогому и простому методу, разработанному инженерами-материаловедами Университета Висконсин-Мэдисон, который позволяет им преобразовывать шаги в полезную электроэнергию.
Сюйдун Ван, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в Университете Вашингтона в Мэдисоне, его аспирант Чуньхуа Яо и их сотрудники опубликовали подробности об открытии 24 сентября в журнале Nano Energy.
Метод позволяет эффективно использовать обычные отходы: древесную массу. Мякоть, которая уже является обычным компонентом напольных покрытий, частично состоит из нановолокон целлюлозы. Это крошечные волокна, которые при химической обработке производят электрический заряд при контакте с необработанными нановолокнами.
Когда нановолокна встроены в напольное покрытие, они способны производить электричество, которое можно использовать для питания ламп или зарядки аккумуляторов. А поскольку древесная масса является дешевым, обильным и возобновляемым отходом нескольких отраслей промышленности, напольные покрытия, изготовленные с использованием новой технологии, могут быть такими же доступными, как и обычные материалы.
Хотя и существуют аналогичные материалы для использования энергии шагов, они дороги, не подлежат вторичной переработке и непрактичны в больших масштабах.
Исследования Вана сосредоточены на использовании вибрации для выработки электричества. В течение многих лет он тестировал различные материалы, пытаясь максимально использовать преимущества технологии, называемой трибоэлектрическим наногенератором (ТЭН). Трибоэлектричество - это то же явление, которое создает статическое электричество на одежде. Химически обработанные нановолокна целлюлозы - это простая, недорогая и эффективная альтернатива использованию этого широко распространенного источника механической энергии, говорит Ван.
Прогресс команды UW-Madison является последним достижением в области исследований зеленой энергии под названием «сбор энергии на обочине», которая в некоторых условиях может конкурировать с солнечной энергией - и это не зависит от хорошей погоды. Такие исследователи, как Ван, которые изучают методы сбора энергии на дорогах, считают, что земля обладает огромным потенциалом возобновляемой энергии, намного превышающим ее ограниченные запасы ископаемого топлива..
«Сбор энергии на обочине дороги требует размышлений о местах, где мы могли бы собирать обильные источники энергии», - говорит Ван. «Мы много работали над получением энергии от человеческой деятельности. Один из способов - построить что-то, что можно было бы надевать на людей, а другой - создать что-то, что имело бы постоянный доступ к людям. Земля - наиболее часто используемое место."
Полы с интенсивным движением в коридорах и в таких местах, как стадионы и торговые центры, которые используют эту технологию, могут производить значительное количество энергии, говорит Ван. Каждая функциональная часть внутри такого напольного покрытия состоит из двух материалов с разным зарядом, включая нановолокна целлюлозы, и имеет толщину в миллиметр или меньше. Пол может включать в себя несколько слоев функционального блока для большей отдачи энергии.
«Итак, когда мы соединяем эти два материала вместе, электроны перемещаются из одного в другой в зависимости от их разного сродства к электрону», - говорит Ван.
Перенос электронов создает дисбаланс заряда, который, естественно, стремится исправиться, но когда электроны возвращаются, они проходят через внешнюю цепь. Энергия, которую создает процесс, является конечным результатом ТЭНов.
Ванг говорит, что технология TENG может быть легко внедрена во все виды напольных покрытий, как только она будет готова к выходу на рынок. В настоящее время Ван оптимизирует технологию и надеется создать образовательный прототип в известном месте в кампусе Университета Вашингтона в Мэдисоне, где он сможет продемонстрировать концепцию. Он уже знает, что это будет дешево и долговечно.
«Первоначальный тест в нашей лаборатории показал, что он без проблем работает в течение миллионов циклов», - говорит Ван. «Мы еще не преобразовали эти цифры в год жизни пола, но я думаю, что при правильном дизайне он определенно может прослужить дольше самого пола».