We've already seen the idea of harnessing the power of human motion to generate electricity used in many fields, including footwear, roads, and, just this week, an implantable stimulator device for treating injured tendons,media reported. One of these possibilities is a floor that can power electronic devices, and scientists at ETH Zurich have now developed an efficient form of this technology that is powerful enough to power LED light bulbs and small electronic devices.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã nghiên cứu một số giải pháp lát sàn sáng tạo có khả năng tạo ra điện từ chuyển động của con người, bao gồm gạch men để sử dụng trong nhà và ngoài trời, và gỗ xốp dựa vào hiệu ứng áp điện để tạo ra điện áp dưới áp suất cơ học. Ví dụ mới này có một số điểm tương đồng với một ví dụ khác mà chúng ta đã thấy vào năm 2016, trong đó các nhà khoa học nhúng các sợi nano xenlulo vào sàn gỗ, tạo ra điện tích khi rung qua - được gọi là hiệu ứng ba điện.
The triboelectric effect also forms the basis for the new smart wood floor, which consists of two treated wood veneers with electrodes layered underneath. But to get the performance to the desired level, some tinkering is required to address the limited power generation capacity of wood. "Wood is basically neutral," said Guido Panzarasa, senior author of the study. "This means that wood has no real tendency to gain or lose electrons. So the challenge is to make wood able to attract and lose electrons."
The team's solution involved coating one piece of wood with a silicone that readily gains electrons on contact, and embedding metal ions and organic molecules on another piece of wood, giving it a higher propensity to lose electrons. This treatment was tested on different species of wood cut in different directions, and the team then found the most efficient option, radially cut spruce.
Theo các nhà khoa học, phương pháp xử lý này giúp gỗ của họ tạo ra điện năng hiệu quả hơn 80 lần so với gỗ tự nhiên và cung cấp sản lượng ổn định trong điều kiện căng thẳng liên tục trong tối đa 1.500 chu kỳ. Được tạo hình thành một tầng có kích thước bằng tờ giấy A4, vật liệu này có thể tạo ra đủ điện để cung cấp năng lượng cho đèn LED gia dụng, máy tính và các thiết bị điện tử nhỏ khác.
Panzarasa said: "Our focus was to demonstrate the possibility of modifying wood with a relatively environmentally friendly procedure to have a triboelectric effect. Spruce is cheap, available, and has good mechanical properties. This method of functionalization is quite Simple and scalable on an industrial level. It's just an engineering problem."
Scientists are now working to improve their handling of wood to make it more eco-friendly and easier to apply as they work towards commercial application. To their advantage, the "dynamo" maintains the natural look and durability of wood floors, which could make it an attractive option for style-conscious designers in future smart buildings.
"The ultimate goal is to understand the potential of wood, beyond those already known, and to give wood new properties for future sustainable smart buildings," said Panzarasa. The research was published in the journal Matter.
