Наномашины смогут обойтись без батареек

1174

Исследователи из технологического института штата Джорджия (США) разрабатывают новую технологию питания приборов нанометрового размера, не основанную на использовании громоздких источников, таких, как батареи. Идея новинки строится на преобразовании механической энергии движения тела, растяжения мускулов или тока воды в электрическую энергию при помощи «наногенераторов». Как утверждается, их применение сделает возможным создание нового класса автономных медицинских приборов, миниатюрных датчиков и портативных электронных устройств.

Питание наноприборов – серьезная задача, в известной мере сдерживающая их разработку и применение. Привычные источники, такие, как батареи, слишком велики. Кроме того, наличие в их составе токсичных компонентов ограничивает область применения, не позволяя использовать наноприборы в человеческом организме.

Принцип работы наногенераторов, коротко говоря, базируется на деформации и последующем выпрямлении нанопроводников из оксида цинка, который имеет пьезоэлектрические и полупроводниковые свойства. В ходе исследования, выращенный учеными массив нанопроводников был подвергнут механическому воздействию при помощи «щупа» атомного микроскопа (atomic-force microscope, AFM), приводящему к их деформации. Растяжение одной стороны проводника при одновременном сжатии другой приводило к разделению положительно и отрицательно заряженных частиц вследствие пьезоэлектрического эффекта. Заряды сохранялись на нанопроводниках, поскольку между ними и щупом формировался барьер Шотки. Передвигая щуп, исследователи замеряли ток, возникающий при восстановлении формы проводников.

На верхнем снимке, сделанном при помощи электронного микроскопа, виден массив нанопроводников из оксида цинка. Средняя картинка схематически показывает, как электричество вырабатывается при их деформации щупом AFM. Нижнее изображение дает картину изменения выходного напряжения «генератора» в процессе «поглаживания» щупом массива проводников.

Этот и другие эксперименты позволили сделать вывод о перспективности использования нанопроводников из оксида цинка в качестве основы для построения электрогенераторов. Благодаря своим микроскопическим размерам, нанопроводники оксида цинка могут отклоняться на 50º, несмотря на то, что сам материал представляет собой, по сути дела, керамику. Оксид цинка нетоксичен, поэтому подходит для применения в медицинских приборах. Ученые полагают, что подобные генераторы смогут преобразовывать энергию движения жидкости (представьте что-то вроде приливных электростанций в миниатюре) и газообразной среды - акустических и ультразвуковых волн. Удобно, что в качестве подложки для выращивания нанопроводников могут быть использованы не только кристаллы, но и полимерные пленки, то есть генераторы могут быть гибкими. Ученые полагают, что им удастся довести эффективность преобразования механической энергии в электрическую до 30%. Когда это произойдет, квадратного «газончика» из нанопроводников с длиной стороны около 10 мкм будет достаточно для питания одного наноприбора, причем генераторы сравнительно легко объединить вместе, увеличив выходную мощность.

Другими словами, возможно, что в будущем портативная электроника научится получать энергию буквально «из ничего»: движений пользователя, дуновения ветра, шума окружающей среды.

Показательно, что исследования финансирует не только Национальный научный фонд США (National Science Foundation, NSF) и Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), но и Управление перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) – по сути дела, американские военные.

Источник: Технологический институт Джорджии

16 апреля 2006

18:55

Ctrl
ПредыдущаяСледующая

Все новости за сегодня

Здравоохранение станет основным фактором роста рынка носимой электроники в ближайшем будущем: Рынок носимой электроники будет расти за счёт медицинских возможностей

Сервис CyberLink PerfectCam накладывает макияж на лицо абонента во время видеосвязи: Сервис CyberLink PerfectCam совместим со Skype, Skype for Business, Google Hangouts и CyberLink U 8

Эксперты Strategy Analytics назвали самый продаваемый смартфон по итогам минувшего квартала: Всего за квартал было продано 360,4 млн смартфонов35

На выпуск объектива Biotar 75/f1.5 уже собрано более $300 000 : Один объектив Biotar 75/f1.5 стоит $94915

Производитель называет Alphacool Eisbaer 420 самой большой готовой системой жидкостного охлаждения: Радиатор Alphacool Eisbaer 420 изготовлен из меди3

Маршрутизатор ASRock X10 предназначен для умного дома: Маршрутизатор ASRock X10 поддерживает протоколы IoT 11

По данным TrendForce, за год продажи ноутбуков увеличились на 3,6%; Apple совсем немного отстает от Asus : Первое место среди поставщиков ноутбуков пятый квартал подряд удерживает компания HP11

Продажи фототехники Fujifilm за год выросли на 9,2%: Компания Fujifilm отчиталась за минувший квартал6

Не стоит ждать игровых видеокарт с GPU Volta в «обозримом будущем»: Nvidia пока не собирается выпускать видеокарты с GPU Volta45

ВИКТОРИНА ASUSTOR

Процессор с какой архитектурой установлен в ASUSTOR AS6302T, благодаря которому производительно выросла на 30% по сравнению с прошлым поколением?
1318

iXBT TV

  • AMD Ryzen Threadripper 1920Х и 1950X — тестирование 12-ядерного и 16-ядерного процессоров

  • Обзор мини-ПК ECS Liva Z на базе процессора Apollo Lake

  • Самый лучший процессор, неудачи Microsoft, гибкие наушники Samsung

  • Обзор цветного МФУ Xerox VersaLink C405 для малых и средних офисов

  • Обзор умного чайника Redmond SkyKettle RK-G200S с подсветкой и нагревом воды до нужной температуры

  • Конфигурируем мини-ПК: изучаем влияние памяти и накопителя на быстродействие системы

  • 3D-карты AMD Radeon RX Vega, цены, спецификации, смартфон Meizu Pro 7

  • Обзор лазерного цветного МФУ Canon imageRunner Advance C3520i, младшего в новой линейке

  • Обзор робота-пылесоса iBoto Aqua V710 с функцией влажной уборки

  • Обзор электрической скороварки Unit USP-1090D: готовим под давлением

  • Обзор материнской платы Gigabyte GA-Z270-Gaming K3 c возможностью подъема напряжения на USB-портах

  • Обзор комплекта модулей памяти DDR4 Corsair Vengeance RGB с настраиваемой подсветкой

1212

Календарь

апрель
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс

Рекомендуем почитать