Energi er konstant omkring mennesker i dets mange former - i sollys, varme i et rum og endda menneskers bevægelser. Al denne energi er normalt simpelthen "spildt" til menneskelig civilisation, men den kan potentielt bruges til at drive mobile og bærbare gadgets - fra biometriske sensorer til smarte ure. Forskere fra University of Oulu (Finland) har fundet et mineral med en perovskitkrystallstruktur, hvis egenskaber gør det muligt at udvinde energi fra mange forskellige kilder samtidig.
Perovskitter er en familie af mineraler, hvoraf mange har vist sig at være lovende på grund af deres evne til samtidig at udtrække en eller to energityper. Et af medlemmerne af denne familie kan for eksempel være godt til at konvertere solenergi til elektricitet. Den anden er bedre til at udtrække energi fra ændringerne i temperatur og tryk, der kan opstå under bevægelse. De kaldes henholdsvis pyroelektriske og piezoelektriske materialer.
Til tider er selvfølgelig en type energi ikke nok som kilde. En bestemt form for energi er muligvis ikke altid tilgængelig - i overskyet vejr, eller når en person ikke bevæger sig. Derfor har forskere udviklet enheder, der kan udtrække flere former for energi. Men disse enheder kræver forskellige materialer, der gør dem for klodsede til brug i kompakte enheder.
Applied Physics Letters har offentliggjort resultaterne af en undersøgelse foretaget af Yang Bai og kolleger på University of Oulu. Forskere har undersøgt en bestemt type perovskit kaldet KBNNO, som sandsynligvis er i stand til at udvinde forskellige former for energi. Som alle perovskitter er KBNNO et ferroelektrisk materiale fyldt med små elektriske dipoler, ligesom de små kompaspilene i en magnet.
Når et KBNNO-lignende ferroelektrisk materiale gennemgår temperaturændringer, forskydes dets dipoler, og der induceres en elektrisk strøm. Elektrisk ladning akkumuleres også i henhold til dipolmomentets retning. Deformationen af materialet fører til det faktum, at visse fragmenter af det tiltrækker eller afviser en ladning, hvilket igen fører til generering af strøm.
Forskere har tidligere undersøgt de fotovoltaiske og generelle ferroelektriske egenskaber ved KBNNO, men denne undersøgelse blev udført 200 ° C under frysning, og de fokuserede ikke på materialets temperatur- og trykegenskaber. I den nye undersøgelse bemærker Yang Bai for første gang alle disse egenskaber ved materialet, der vises ved stuetemperatur, blev evalueret.
Eksperimenter har vist, at selvom KBNNO er god til at generere energi fra varme og tryk, er den ikke så god som andre perovskitter. Den måske mest imponerende opdagelse fra forskerne var evnen til at modificere KBNNO-sammensætningen for at forbedre dens pyroelektriske og piezoelektriske egenskaber. Det er således muligt at "tilpasse" alle disse egenskaber og bruge dem så effektivt som muligt. Unge Bai og hans kolleger undersøger muligheden for at forbedre KBNNO ved hjælp af natrium.
Yang Bai sagde også, at han håber at skabe en prototypenhed, der udtrækker energi fra forskellige kilder næste år. Dens fremstillingsproces er enkel, så teknologien kunne kommercialiseres inden for få år efter, at forskere har identificeret det bedste materiale.
Salgsfremmende video:
Ifølge Yang Bai kan denne teknologi føre til hurtigere udvikling inden for områderne Internet of Things og smarte byer, hvor energiforbrugende sensorer og enheder kan have konstant adgang til energi.
Sådant materiale vil sandsynligvis blive brugt i enhedsbatterier, hvilket øger deres energieffektivitet og reducerer behovet for hyppige opladninger. En dag supplerer Yang Bai sin fortælling, brugeren behøver aldrig at sætte sin gadget overhovedet på ladning. Batterier af kompakte enheder i moderne forstand kan generelt forblive i fortiden.
Men det faktum, at der er fundet en teoretisk måde at dispensere for batterier i gadgets, betyder ikke hverken, at produkter, der bruger denne teknologi, snart vises, eller at teknologien nogensinde vil blive implementeret.
Vil der nogensinde være bærbare enheder og endda smartphones uden batterier, som er tilstrækkelig til den energi, der er i rummet, men er tabt, fordi der ikke er nogen effektiv metode til at udtrække den?
Baseret på materialer fra sciencedaily.com
OLEG DOVBNYA
