20Ιούνιος2019

Αρχική Ειδήσεις Επαγγελματικά Νέα Ηλεκτρολόγοι-Μηχανολόγοι Μηχανικοί Νέο υλικό συγκεντρώνει ενέργεια απο τους υδρατμούς

Νέο υλικό συγκεντρώνει ενέργεια απο τους υδρατμούς

neo-uliko-sygkentronei-energeia-apo-tpus-udratmous

Πολυμερής μεμβράνη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε τεχνητούς μύες και στην τροφοδότηση μικρο- και νανοηλεκτρονικών συσκευών.


Μηχανικοί  του MIT έχουν δημιουργήσει μια νέα πολυμερή μεμβράνη που μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια αντλώντας από μια πανταχού παρούσα πηγή: τους υδρατμούς.


Αυτό το νέο υλικό αλλάζει το σχήμα του μετά την απορρόφηση μικροσκοπικών ποσοτήτων νερού που εξατμίζεται, επιτρέποντάς του να κάμπτεται επανειλημμένα άνω και κάτω. Η αξιοποίηση αυτής της συνεχούς κίνησης θα μπορούσε να κινήσει ρομποτικά άκρα ή να παράγει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτηθούν μικρο- και νανοηλεκτρονικές συσκευές, όπως περιβαλλοντικούς αισθητήρες.
«Με έναν αισθητήρα που τροφοδοτείται από μια μπαταρία, είστε αναγκασμένοι να την αντικαθιστάτε ανά διαστήματα. Αν όμως έχετε αυτή τη συσκευή, μπορείτε να μαζεύετε ενέργεια από το περιβάλλον, ώστε να μην χρειάζεται πολύ συχνά αντικατάσταση», λέει ο Mingming Ma, ένας μεταδιδακτορικός στο  David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research του ΜΙΤ και ένας από τους συγγραφείς της εργασίας που περιγράφει το νέο υλικό και δημοσιεύτηκε στο τεύχος της 11ης Ιανουαρίου του Science.
"Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι για αυτό το νέο υλικό, και περιμένουμε οτί καθώς θα πετυχαίνουμε μεγαλύτερη αποδοτικότητα στη μετατροπή μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική, το υλικό αυτό θα βρίσκει και άλλες εφαρμογές," λέει ο Robert Langer, καθηγητής στο David H. Koch Institute του MIT και κύριος συγγραφέας της εργασίας. Οι πιθανές εφαρμογές περιλαμβάνουν μεγάλης κλίμακας γεννήτριες υδρατμών, ή μικρότερες γεννήτριες για την τροφοδοσία wearable ηλεκτρονικών.
Η νέα μεμβράνη είναι κατασκευασμένη από ένα δίκτυο αλληλοσύνδεσης δύο διαφορετικών πολυμερών. Ένα από τα πολυμερή, η πολυπυρρόλη, σχηματίζει ένα σκληρό αλλά εύκαμπτο στρώμα το οποίο παρέχει δομική υποστήριξη. Το άλλο πολυμερές, βορική πολυόλη, είναι ένα μαλακό πήγμα που διογκώνεται όταν απορροφά νερό.
Η μεμβράνη μαζεύει ενέργεια που βρίσκεται στην βαθμωτή μεταβολή του νερού μεταξύ ξηρών και υγρών περιβαλλόντων. Όταν η μεμβράνη βρεθεί πάνω σε μία επιφάνεια που περιέχει έστω και μία μικρή ποσότητα υγρασίας, το κάτω στρώμα της απορροφά το νερό που εξατμίζεται, αναγκάζοντας την μεμβράνη να κάμπτεται μακριά από την επιφάνεια. Μόλις το κάτω μέρος της μεμβράνης εκτεθεί στον αέρα, απελευθερώνει γρήγορα την υγρασία, κάνει τούμπα προς τα εμπρός, και αρχίζει να κάμπτεται και πάλι. Καθώς ο κύκλος αυτός επαναλαμβάνεται, η συνεχής κίνηση μετατρέπει τη χημική ενέργεια της βαθμίδωσης του νερού σε μηχανική ενέργεια.
«Δεν χρειάζεται πολύ νερό,» λέει ο Ma. «Μια πολύ μικρή ποσότητα θα είναι αρκετή.»
«Ένα βασικό πλεονέκτημα της νέας μεμβράνης είναι ότι δεν απαιτεί χειρισμό των περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως συμβαίνει με ενεργοποιητές που ανταποκρίνονται στις μεταβολές της θερμοκρασίας ή της οξύτητας», λέει ο Ryan Hayward, αναπληρωτής καθηγητής της επιστήμης των πολυμερών και της μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Amherst .
«Αυτό που είναι πραγματικά εντυπωσιακό για αυτό το έργο είναι ότι ήταν σε θέση να υπολογίσουν τον τρόπο όπου μια βαθμίδωση της υγρασίας μπορεί να ωθήσει σε ένα επαναλαμβανόμενο κύκλο διαδοχικών κινήσεων το πολυμερές και ήταν σε θέση να αξιοποιήσουν αυτή την ενέργεια», λέει ο Hayward, ο οποίος δεν ήταν μέλος της ερευνητικής ομάδας.

 

 

 

ΕΛΕΜ