Портативная электроника будет питаться энергией мышц

Создан Наногенератор нового типа, способный вырабатывать электроэнергию из энергии сокращения мышц.

планируется, что при помощи нового генератора будет возможно решить проблему электропитания в биологических имплантируемых устройствах, наносенсорах а также портативной электронике.

Проблема создания автономных микроскопических источников энергии для имплантируемых биологических устройств покуда еще не решена. Сейчас в виде возможного решения предлагаются чаще всего химические реакторы, использующие для производства электроэнергии глюкозу, находящуюся в крови пациента.

Однако последние успехи в области наносистем а также гетероструктур позволили сделать Наногенератор, который, может быть, вытеснит источники энергии иных типов, используемые в имплантируемых микроустройствах, наносенсорах а также портативной электронике. Можно предположить, что в недалеком будущем mp3-плеер, мобильный телефон или часы будут применять при работе энергию человеческого тела. По принципу действия новый источник энергии близок к пьезоэлектрикам. Это матрица стержней, которые при изгибании производят электроэнергию.

Наногенератор разработан группой ученых под руководством профессора Жонг Лин Ванга (Zhong Lin Wang) из технологического института Джорджии, информирует EurekAlert. Технологический Процесс создания наногенератора насчитывал несколько этапов. Сначала путем осаждения пара сложного состава на подложке из сапфира, предварительно покрытой наночастицами золота в виде катализатора, профессор Ванг а также его коллеги вырастили матрицу из вертикально стоящих нанопроводков из оксида цинка, который в тоже самое время является а также пьезоэлектриком, а также полупроводником. Размер стержней варьировался от 200 до пятьсот нм в длину а также от 20 до 40 нм в диаметре. Шаг нанопроводов составлял приблизительно 100 нм. Плёнка оксида цинка также возникала на поверхности подложки, создавая электрическое соединение для всех нанопроводников.

потом ученые попробовали воздействовать механически на " лес " из нанопроводов. Было замечено, что устройство вырабатывает напряжение при деформации образца. По плану авторов проекта, подобные наногенераторы будут производить ток по мере того, как внешние возмущения будут сгибать а также потом отпускать нанопровода. Используя наконечник атомного силового микроскопа для сгибания этих столбиков, ученые нашли, что нанопровода и в правду производят напряжение как пьезоэлектрики.

Если решётку из подобных проводков изготовить гораздо меньшего размера, чем прототип, - порядка нескольких микронов, будет возможно встраивать наногенераторы в разнообразные сверхминиатюрные аппарата. Это а также датчики в теле пациента, а также импланты, а также хранители сердечного ритма, а также, может быть, другая электроника, которая возникнет из-за возможности применять энергию человеческого тела.

" Наши тела способны преобразовывать химическую энергию глюкозы в механическую энергию мускулов. Если прежде появлялись имплантируемые глюкозовые реакторы, то теперь Можно применять саму энергию мышц, - комментирует проф. Ванг.- Эти наногенераторы имеют возможность взять эту механическую энергию а также преобразовать её в электрическую для того, чтобы приводить в действие аппарата, имплантированные в тело человека. Использование наногенераторов нового типа открывает огромные возможности для вживляемых медицинских устройств ".

свежие наногенераторы будут использоваться а также при созданию нанороботов, нанофабрик а также просто сложных наноструктур." Мы можем теперь создавать сложные наносистемы, не заботясь про то, как их снабдить энергией. Я считаю, ведь Это большой Шаг вперед ", - комментирует проф. Ванг.

Процесс разряжения/заряда наногенератора происходит в тот момент, покуда зонд атомно-силового микроскопа (АСМ) проходит вдоль поверхности " леса " полупроводников. Прибор держит заряд из-за барьеру Шоттки, сформированному между наногенератором а также АСМ-зондом.

по изучению изменения цикла " заряд/разряд " ученые смогли выяснить электромеханические параметры наногенератора. Например, получилось разузнать, как меняется генерируемый ток при изменении механической нагрузки на Прибор. Было определено, что Наногенератор реагирует даже на акустические колебания а также на ультразвуковые, и способен выдерживать изгибания до 50 градусов .