Energia on pidevalt inimeste ümber selle mitmel kujul - päikesevalguses, toasoojas ja isegi inimeste endi liigutustes. Kogu see energia raisatakse tavaliselt inimtsivilisatsiooni jaoks lihtsalt ära, kuid seda saab potentsiaalselt kasutada mobiilsete ja kantavate vidinate toiteks - biomeetrilistest anduritest nutikelladeni. Soome Oulu ülikooli teadlased on leidnud perovskiidi kristallstruktuuriga mineraali, mille omadused võimaldavad tal ammutada energiat paljudest erinevatest allikatest samaaegselt.
Perovskiidid on mineraalide perekond, millest paljud on osutunud paljutõotavaks tänu võimele samaaegselt ammutada ühte või kahte tüüpi energiat. Näiteks võib selle perekonna ühel liikmel olla hea päikeseenergia elektriks muundamiseks. Teine on parem energia eraldamiseks temperatuuri ja rõhu muutustest, mis võivad tekkida liikumise ajal. Neid nimetatakse vastavalt püroelektrilisteks ja piesoelektrilisteks materjalideks.
Mõnikord ei piisa ühest energiaallikast allikana. Teatud energiavorm ei pruugi alati saadaval olla - pilvise ilmaga või siis, kui inimene ei liigu. Seetõttu on teadlased välja töötanud seadmed, mis suudavad ammutada mitut energiavormi. Kuid need seadmed vajavad erinevaid materjale, mis muudavad need kompaktsetes seadmetes kasutamiseks liiga mahukateks.
Rakendusfüüsika kirjad on avaldanud Yang Bai ja Oulu ülikooli kolleegide uuringu tulemused. Teadlased on uurinud konkreetset tüüpi perovskiiti nimega KBNNO, mis tõenäoliselt on võimeline ammutama mitmesuguseid energiavorme. Nagu kõik perovskites, on ka KBNNO ferroelektriline materjal, mis on täidetud pisikeste elektriliste dipoolidega, nagu magneti väikesed kompassi nooled.
Kui KBNNO-laadne ferroelektriline materjal läbib temperatuurimuutusi, nihkuvad selle dipoolid ja seega indutseeritakse elektrivool. Elektrilaeng koguneb ka vastavalt dipoolmomendi suunale. Materjali deformatsioon viib asjaolu, et selle teatud killud tõmbavad või tõrjuvad laengu, mis viib jälle voolu tekkeni.
Teadlased on varem uurinud KBNNO fotogalvaanilisi ja üldiseid ferroelektrilisi omadusi, kuid see uuring viidi läbi temperatuuril 200 kraadi allpool külmumist ja nad ei keskendunud materjali temperatuuri ja rõhu omadustele. Uues uuringus märgib Yang Bai, et esimest korda hinnati kõiki neid toatemperatuuril ilmnevaid materjali omadusi.
Katsed on näidanud, et kuigi KBNNO on hea soojusest ja rõhust energia tootmiseks, pole see nii hea kui teised perovskites. Võib-olla oli teadlaste kõige muljetavaldavam avastus võime muuta KBNNO koostist, et parandada selle püroelektrilisi ja piesoelektrilisi omadusi. Seega on võimalik kõiki neid omadusi "kohandada" ja kasutada neid võimalikult tõhusalt. Noor Bai ja tema kolleegid uurivad võimalust parandada KBNNO-d naatriumi abil.
Yang Bai ütles ka, et loodab järgmisel aastal luua prototüüpseadme, mis ammutab energiat erinevatest allikatest. Selle valmistamisprotsess on lihtne, nii et seda tehnoloogiat võiks turule viia mõne aasta jooksul pärast seda, kui teadlased on välja selgitanud parima materjali.
Reklaamvideo:
Yang Bai sõnul võib see tehnoloogia viia kiirendatud arenguni asjade interneti ja nutikate linnade piirkondades, kus energiat tarbivatel sensoritel ja seadmetel on pidev juurdepääs energiale.
Sellist materjali kasutatakse tõenäoliselt seadme akudes, suurendades nende energiatõhusust ja vähendades vajadust sagedaste laadimiste järele. Ühel päeval täiendab Yang Bai oma jutustust, kasutaja ei pea kunagi oma vidinat üldse laadima. Kompaktsete seadmete akud tänapäevases tähenduses võivad üldiselt jääda minevikku.
Kuid see, et on leitud teoreetiline viis vidinate akudest loobumiseks, ei tähenda, et seda tehnoloogiat kasutavad tooted varsti ilmuvad või seda tehnoloogiat kunagi rakendatakse.
Kas leidub kunagi kantavaid seadmeid ja isegi patareideta nutitelefone, mis on ümbritsevas ruumis energia jaoks täiesti piisavad, kuid kaotatud, sest selle eraldamiseks pole tõhusat meetodit?
Põhineb sciencedaily.com materjalidel
OLEG DOVBNYA
