Деньги не растут на деревьях, но электричество когда-нибудь может.
Ученые Университета штата Айова создали устройство, которое имитирует ветви и листья тополя и вырабатывает электричество, когда его искусственные листья качаются на ветру.
Майкл Макклоски, адъюнкт-профессор генетики, развития и клеточной биологии, руководивший разработкой устройства, сказал, что эта концепция не заменит ветряные турбины, но эта технология может создать нишу на рынке для небольших и визуально ненавязчивых машин. которые превращают ветер в электричество.
«Возможные преимущества здесь заключаются в эстетике и меньшем масштабе, что может позволить сбор энергии вне сети», - сказал недавно Макклоски в своей лаборатории ISU. «Мы решили ответить на вопрос, можно ли получить полезное количество электроэнергии из чего-то, похожего на растение. Ответ «возможно», но эта идея потребует дальнейшего развития».
Макклоски сказал, что башни сотовой связи в некоторых городских районах, таких как Лас-Вегас, были замаскированы под деревья с листьями, которые служат только для улучшения эстетической привлекательности башни. По его словам, использование энергии этих листьев увеличит их функциональность.
В статье, опубликованной в этом месяце в рецензируемом академическом журнале PLOS ONE, исследовательская группа ISU углубляется в мир биомиметики или использования искусственных средств для имитации естественных процессов. Эта концепция вдохновила на новые подходы к таким различным областям, как информатика, производство и нанотехнологии.
Вряд ли многие люди примут прототип в лаборатории Макклоски за настоящее дерево. Устройство имеет металлическую решетку, с которой свисают дюжины пластиковых клапанов в форме листьев тополя.
Кертис Мошер, младший научный сотрудник штата Айова и соавтор статьи, сказал, что это не такой уж большой скачок от прототипа, построенного исследователями, к гораздо более убедительному искусственному дереву с десятками тысяч листьев, каждый производит электричество, полученное из энергии ветра.
«Это определенно выполнимо, но хитрость заключается в том, чтобы сделать это без ущерба для эффективности», - сказал Мошер. «Необходимо больше работы, но пути есть».
Маленькие полоски специального пластика внутри стеблей листьев выделяют электрический заряд при сгибании под действием движущегося воздуха. Такие процессы известны как пьезоэлектрические эффекты. Листья тополя были смоделированы потому, что их уплощенные стебли заставляют лопасти колебаться по регулярной схеме, что оптимизирует выработку энергии гибкими пьезоэлектрическими полосками.
Эрик Хендерсон, профессор генетики, развития и клеточной биологии, который также работает в исследовательской группе, предвидит будущее, в котором биомиметические деревья помогут питать бытовые приборы.
Такая биомиметическая технология может стать рынком для тех, кто хочет иметь возможность генерировать ограниченное количество энергии ветра без необходимости в высоких и громоздких башнях или турбинах, сказал Хендерсон.
Но Макклоски сказал, что воплощение этого видения в реальность означает поиск альтернативных средств преобразования механического в электрическое или схемы преобразования энергии ветра в пригодную для использования электроэнергию. Пьезометод, принятый для экспериментов ISU, не достиг эффективности, необходимой технологии для конкуренции на рынке.
Пьезоэлектричество было очевидным местом для начала, потому что материалы широко доступны, сказал Хендерсон. Но следующий шаг потребует нового подхода.
Другие методы преобразования, такие как трибоэлектричество или генерация заряда за счет трения между разнородными материалами, работают с аналогичной эффективностью и могут питать автономные датчики. Однако Макклоски сказал, что для создания практичного устройства потребуется гораздо большая эффективность и дальнейшие исследования.