Enerģija pastāvīgi atrodas apkārt cilvēkiem daudzās formās - saules gaismā, siltumā telpā un pat pašu cilvēku kustībās. Visa šī enerģija parasti tiek vienkārši "izšķiesta" cilvēku civilizācijai, taču to potenciāli var izmantot, lai darbinātu mobilus un valkājamus sīkrīkus - no biometriskiem sensoriem līdz viedajiem pulksteņiem. Oulu universitātes (Somija) pētnieki ir atraduši minerālu ar perovskita kristāla struktūru, kura īpašības ļauj tam vienlaikus iegūt enerģiju no daudziem dažādiem avotiem.
Perovskīti ir minerālu saime, no kuriem daudzi ir izrādījušies daudzsološi, pateicoties spējai vienlaikus iegūt vienu vai divus enerģijas veidus. Piemēram, kādam no šīs ģimenes locekļiem var noderēt saules enerģijas pārvēršana elektrībā. Otra ir labāka enerģijas iegūšanai no temperatūras un spiediena izmaiņām, kas var rasties kustības laikā. Tos attiecīgi sauc par piroelektriskiem un pjezoelektriskiem materiāliem.
Reizēm, protams, nepietiek ar vienu enerģijas veidu kā avotu. Noteikts enerģijas veids ne vienmēr ir pieejams - mākoņainā laikā vai laikā, kad cilvēks nekustas. Tāpēc pētnieki ir izstrādājuši ierīces, kas var iegūt dažādas enerģijas formas. Bet šīm ierīcēm ir nepieciešami dažādi materiāli, kas padara tos pārāk apjomīgus, lai tos varētu izmantot kompaktajās ierīcēs.
Lietišķās fizikas vēstules ir publicējušas Janga Bai un kolēģu Oulu universitātes pētījuma rezultātus. Pētnieki ir izpētījuši īpašu perovskita veidu ar nosaukumu KBNNO, kas, iespējams, spēj iegūt dažādas enerģijas formas. Tāpat kā visi perovskīti, arī KBNNO ir ferroelektrisks materiāls, kas piepildīts ar sīkiem elektriskiem dipoliem, piemēram, mazas kompasa bultiņas magnētā.
Kad KBNNO līdzīgais feroelektriskais materiāls iziet temperatūras izmaiņas, tā dipoli tiek pārvietoti un tādējādi tiek ierosināta elektriskā strāva. Arī elektriskais lādiņš tiek uzkrāts atbilstoši dipola momenta virzienam. Materiāla deformācija noved pie tā, ka atsevišķi tā fragmenti piesaista vai atgrūž lādiņu, kas atkal noved pie strāvas veidošanās.
Pētnieki iepriekš ir pētījuši KBNNO fotoelektriskās un vispārējās ferroelektriskās īpašības, taču šis pētījums tika veikts 200 grādos zem sasalšanas, un viņi nepievērsa uzmanību materiāla temperatūras un spiediena īpašībām. Jaunajā pētījumā Yang Bai atzīmē, ka pirmo reizi tika novērtētas visas šīs materiāla īpašības, kas parādās istabas temperatūrā.
Eksperimenti parādīja, ka, lai arī KBNNO ir labs enerģijas ražošanai no karstuma un spiediena, tas nav tik labs kā citi perovskīti. Varbūt iespaidīgākais pētnieku atradums bija spēja modificēt KBNNO sastāvu, lai uzlabotu tā piroelektriskās un pjezoelektriskās īpašības. Tādējādi ir iespējams "pielāgot" visas šīs īpašības un izmantot tās pēc iespējas efektīvāk. Jauns Bejs un viņa kolēģi pēta iespēju uzlabot KBNNO, izmantojot nātriju.
Jangs Bejs arī sacīja, ka viņš cer nākamgad izveidot ierīces prototipu, kas iegūst enerģiju no dažādiem avotiem. Ražošanas process ir vienkāršs, tāpēc tehnoloģiju varēja laist tirgū dažu gadu laikā pēc tam, kad pētnieki ir identificējuši labāko materiālu.
Reklāmas video:
Pēc Janga Bai teiktā, šī tehnoloģija var izraisīt paātrinātu attīstību lietiskā interneta un viedajās pilsētās, kur enerģiju patērējošiem sensoriem un ierīcēm var būt pastāvīga piekļuve enerģijai.
Šādu materiālu, visticamāk, izmantos ierīces akumulatoros, palielinot to energoefektivitāti un samazinot vajadzību pēc biežām uzlādēm. Kādu dienu Yang Bai papildina savu stāstījumu, lietotājam nekad nevajadzēs uzlādēt savu sīkrīku. Kompaktu ierīču akumulatori mūsdienu izpratnē parasti var palikt pagātnē.
Bet tas, ka ir atrasts teorētisks veids, kā atbrīvoties no baterijām sīkrīkos, nenozīmē, ka drīz parādīsies produkti, kas izmanto šo tehnoloģiju, vai arī, ka šī tehnoloģija kādreiz tiks ieviesta.
Vai kādreiz būs valkājamas ierīces un pat viedtālruņi bez akumulatoriem, kas ir pilnīgi pietiekami daudz enerģijas, kas atrodas apkārt esošajā telpā, bet tiek zaudēta, jo nav efektīvas metodes to iegūšanai?
Balstīts uz zinātnes vietnes.com materiāliem
OLEGS DOVBNIJA