Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта). явление, при котором электрический заряд накапливается в одном материале после того, как он отделился от другого материала. В новой технологии задействован трибоэлектрический эффект, когда различные материалы генерируют электричество при контакте. Трибоэлектрический кабель использует трибоэлектрический эффект – генерацию сигнала в случае его деформации. В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру.
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАШИТЫ ПЕРИМЕТРА. ПРОГНОЗ НА ЗАВТРА
Во время движения и стоянки автомобиля за счет трения о генератор частичек вещества, находящихся в воздухе, происходит выработка электроэнергии. Ее достаточно для защиты авто от процессов коррозии, происходящих на поверхности металлов. А за счет того, что под днищем авто устанавливаются дополнительные протекторные элементы, эффективность системы увеличивается многократно. При этом система сбалансирована с помощью заземлителя, что обеспечивает равновесие происходящих процессов и полностью останавливает коррозию. На видео показано, что пока на трибогенератор не дует воздух, прибор который фиксирует напряжение, показывает 0.
Но если начать обдувать трибогенератор воздухом, на нем моментально появляется электрический заряд. Если же обдувать воздухом электроды мультиметра, которые не подключены к трибогенератору — напряжение не возникает. Это является яркой иллюстрацией работы трибогенератора. Трибоэлектричество было на Земле всегда, но только в последние годы люди научились не считать его несущественным или вредным, а наоборот нашли способы применять себе во благо.
И уже очевидно, что в будущем трибоэлектричество станет простым, привычным и удобным элементом нашей повседневной жизни, который мы с удовольствием будем использовать везде и постоянно. Фотография на обложке: flickr.
Идея устройств, заряжающихся от движения не нова, но использование материала, разработанного учеными из Университета Райса, делает их более практичными. Команда использовала графеновую пену LIG , полученную путем нагревания углеродосодержащих веществ на поверхности полимера или другой основы с помощью лазера.
Сначала хлопья двумерного углерода были созданы на обычном полиимиде, но затем проводились эксперименты с древесиной, обработанной бумагой, другими растительными материалами и продуктами питания. Для обеспечения гибкости LIG из трибоотрицательного полиимида, на него распылили полиуретан, который выполняет роль защитного покрытия и трибоположительного материала.
Но пока что ученые решили сосредоточиться на утилизации латентной энергии дождевых капель. Чтобы создать TENG, исследователи добавили два прозрачных полимерных слоя поверх фотоэлементов обычной солнечной панели. Чтобы повысить эффективность устройства, была изменена текстура этих органических слоев. Их покрыли микроскопическими желобами, которые по-особому реагируют на падающие капли, при этом нижний слой выступает в роли электрода как для TENG, так и для самих фотоэлементов.
Опытным путем были найдены трибоэлектрические ряды впервые Иоганом Вильке в 1757 : вещество, расположенное в верхней части ряда при контакте будет заряжено положительно, а то что ниже — будет заряжено отрицательно. Некоторые из рядов представлены в таблице: Существует и трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло-цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк.
Человек, идущий по ковру или снимающий нейлоновую рубашку или ёрзающий в автокресле, может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более. Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, поскольку поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха. Самолет в полёте «трётся» о воздух и накапливает трибоэлектрический заряд. В NASA есть «правило трибоэлектрификации», согласно которому они отменяют запуск ракеты, если предполагается, что ракета-носитель пройдет через определенные типы облаков. Статический разряд представляет особую опасность в элеваторах из-за опасности взрыва пыли. Возникающая искра способна воспламенить горючие пары, например бензин, пары эфира, а также газообразный метан.
В Китае создали ткань, заряжающуюся от движения
Статья автора «Naked Science» в Дзене: Трибоэлектрический эффект позволит создать имплантаты, которые не нуждаются в замене батарей. Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга. В основе работы этого генератора лежит трибоэлектрический эффект, который позволяет получить электрический ток в момент соприкосновения или разделения двух разных материалов. Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический наногенератор, использующий эффект Бернулли для поглощения энергии ветра, Cell Reports Physical Science, онлайн 23 сентября 2020 г.; DOI: 10.1016.
Ученые создали гибкие графеновые трибоэлектрические генераторы
Трибоэлектрический эффект связан с трением только потому, что они оба связаны с адгезией. Однако эффект значительно усиливается за счет трения материалов друг о друга, поскольку они много раз соприкасаются и разделяются. Для поверхностей с разной геометрией трение также может привести к нагреву выступов, вызывая пироэлектрик разделение зарядов, которое может добавить к существующей контактной электрификации или может противоречить существующей полярности. Поверхностные наноэффекты недостаточно изучены, и атомно-силовой микроскоп позволил добиться быстрого прогресса в этой области физики.
Искры Поскольку поверхность материала теперь электрически заряжена, отрицательно или положительно, любой контакт с незаряженным проводящим объектом или с объектом, имеющим существенно другой заряд, может вызвать электрический разряд накопленное статическое электричество : искра. Человек, просто идущий по ковру, снимая нейлоновую рубашку или трясь об автокресло, также может создать разность потенциалов в несколько тысяч вольт, чего достаточно, чтобы вызвать искру длиной один миллиметр или более. Электростатический разряд может не проявляться во влажном климате, потому что поверхностная конденсация обычно предотвращает трибоэлектрический заряд, а повышенная влажность увеличивает электропроводность воздуха.
Это не тот случай, когда емкость одного из объектов очень велика. Механизм трибоэлектрификации Потенциал межатомного взаимодействия может применяться для понимания взаимодействий между атомами. Когда два атома находятся в положениях равновесия с равновесным межатомным расстоянием, электронные облака или волновые функции частично перекрываются.
С одной стороны, если два атома приближаются друг к другу под воздействием внешней силы, межатомное расстояние становится короче, чем равновесное расстояние, два атома, таким образом, отталкиваются друг от друга из-за увеличения перекрытия электронного облака. Именно в этой области происходит перенос электрона. С другой стороны, если два атома отделены друг от друга, чтобы иметь большее межатомное расстояние, чем равновесное расстояние, они будут притягиваться друг к другу из-за дальнодействующего Ван-дер-Ваальсова взаимодействия.
Потенциал межатомного взаимодействия между двумя атомами для понимания переноса электронов как сокращения длины связи под действием внешней силы. Для трибоэлектрификации был предложен механизм переноса заряда атомного масштаба общая модель электронного облака-потенциала. Во-первых, до контакта двух материалов в атомном масштабе не существует перекрытия между их электронными облаками и существует сила притяжения.
Вильке в 1757 году. Обычно положительно заряжаются материалы с большей диэлектрической проницаемостью так называемое правило Коэна. Всеобъемлющая теория электризации пока не построена, как правило Коэна, так и сам трибоэлектрический ряд являются эмпирическими закономерностями: существуют много различных рядов, и даже относительное положение в ряду не всегда описывает ход процесса.
Например, известно трибоэлектрическое кольцо: в паре шёлк-стекло стекло заряжается отрицательно, в паре стекло-цинк отрицательно заряжается цинк, в паре цинк-шёлк отрицательно заряжается шёлк, тем самым упорядоченность вообще отсутствует.
Теоретически нечто подобное должно происходить и в жидкостях, и если трение двух твёрдых тел в микрогенераторе дало достаточно электричества для подзарядки мобильного телефона, то неужели жидкостное трение подкачает?.. Воде просто нужен партнёр, рассуждал учёный, электронные параметры которого были бы хоть сколько-нибудь близки к ней. Быть может, некий пластик? Так в итоге и оказалось. Экспериментаторы сотворили изолированную пластиковую ёмкость, крышка и дно которой содержали электроды в виде пластинок из медной фольги. Изнутри крышка была покрыта слоем полидиметилсилоксана пластификатор, поедаемый нами подобно пищевой добавке Е 900 , на который были нанесены нанопирамидки. Бак наполняли неионизированной водой, а крышку опускали чуть ниже.
Автор Иван Петров Опубликовано 28. В экваториальной части Титана есть дюны, расположенные против направления движения ветров. Ученые предполагают, что такая их геометрия связана с трибоэлектрическим эффектом возникновением электрических сил притяжения между трущимися друг о друга углеводородными частицами, образующими дюны. По их мнению, верхние слои атмосферы уже на высоте выше пяти километров от поверхности спутника вращаются в восточном направлении быстрее его нижележащих частей.
НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ
При механическом воздействии на наноматериалы, помимо пьезоэлектрического, часто возникал гораздо менее изученный трибоэлектрический эффект. Трибоэлектрический эффект. Появление электрических зарядов в материале из-за трения. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. Благодаря трибоэлектрическому эффекту, материалы собирают заряд, образующийся в результате их соединения/разъединения, который затем передают через контакт. А вот то, что из-за трения возникает электричество, которое называют «трибоэлектрическим эффектом», известно более двух тысяч лет.
Чжун Линь Ван: китайский ученый, совершивший прорыв в энергетике
Теперь ученые разработали многослойный ТЭНГ из волокон, изготовленных методом электроспининга, серебряных нанопроволок и слоя полистирола для хранения заряда, который не только обладает высокими электрическими характеристиками, но и удобен в носке. Трибоэлектрический эффект - это явление, при котором на двух разнородных материалах образуется заряд, когда материалы раздвигаются после контакта друг с другом. Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. Компактность ТЭНГов позволяет применять их в качестве носимых устройств, которые могут использовать движение тела для питания электроники.
Волокна, изготавливаемые методом электроспининга, являются многообещающим кандидатом, поскольку они легкие, прочные и обладают желаемыми электрическими свойствами. Электроспининг - это метод, при котором растворы полимеров вытягиваются в волокна с помощью электрического заряда.
Чтобы создать TENG, исследователи добавили два прозрачных полимерных слоя поверх фотоэлементов обычной солнечной панели. Чтобы повысить эффективность устройства, была изменена текстура этих органических слоев. Их покрыли микроскопическими желобами, которые по-особому реагируют на падающие капли, при этом нижний слой выступает в роли электрода как для TENG, так и для самих фотоэлементов. Читайте также: Разработана новая технология сверхбыстрой 3D-печати мебели видео Поскольку полимеры абсолютно прозрачны, солнечный свет без помех проходит сквозь них и попадает на фотоэлементы, которые вырабатывают дополнительную энергию от ударов дождевых капель.
С физической точки зрения, положительно зарядится тот из двух трущихся друг о друга материалов, который отличается от другого большей диэлектрической проницаемостью. Эта эмпирическая закономерность называется правилом Коэна и относится главным образом к диэлектрикам. При трении друг о друга пары химически одинаковых диэлектриков положительный заряд получит более плотный из них. У жидких диэлектриков положительно заряженным окажется вещество с большей диэлектрической проницаемостью или большим поверхностным натяжением.
Металлы же при трении о поверхность диэлектрика могут электризоваться как положительно, так и отрицательно. Степень электризации трущихся друг о друга тел тем значительнее, чем обширнее площади их поверхностей. Пыль, трущаяся о поверхность тела, от которого она отделилась стекло, мрамор, снежная пыль и т. Когда порошок просеивают сквозь сито частички порошка также заряжаются. Объяснить трибоэлектрический эффект у твердых тел можно следующим образом. Носители заряда перемещаются с одного тела на другое. У полупроводников и металлов трибоэлектрический эффект обусловлен перемещением электронов от материала с меньшей работой выхода - к материалу у которого работа выхода больше. При трении диэлектрика о металл, трибоэлектрическая электризация возникает благодаря переходу электронов с металла к диэлектрику. При взаимном трении пары диэлектриков явление возникает из-за взаимного проникновения соответствующих ионов и электронов. Значительный вклад в выраженность трибоэлектрического эффекта может внести различная степень разогревания тел в процессе их трения друг о друга, поскольку этот факт вызывает перемещение носителей с локальных неоднородностей более разогретого вещества - "истинное" трибоэлектричество.
Articles tagged.
Учёные научились получать энергию из дождя
Этот вопрос в центр своих исследований поставил Чжунлинь Ван, директор центра наноструктурной характеризации Технологического института Джорджии. В попытка найти ответ г-н Ван десять лет назад начал использовать пьезоэлектрический метод, позволяющий преобразовывать в электричество механическую энергию. Однако он оказался применим лишь для определенных материалов.
Теперь они намерены разработать изоляцию, которая защитит электрические компоненты от влаги. Структура нового материала. Трибоэлектрический эффект — это процесс перетекания электрического заряда с одного материала на поверхность другого при их контакте друг с другом. Он является одним из видов так называемой «контактной электрификации», когда одно тело, имеющее заряд, электризует другое, передавая ему это заряд. К примеру, янтарь или эбонит может получить электрический заряд при непосредственном контакте трении с шерстью. Подобные процессы происходят при взаимодействии стекла и шёлка, резины и меха, целлофана и поливинилхлорида.
Зная это, учёные взяли слой силикона и соединили его со слоем электропроводного пластика для сбора заряда после того, как снег коснётся поверхности. Исследователи считают, что их устройство можно применять для питания портативных метеостанций или носимых гаджетов. Также разработку можно интегрировать в солнечные панели, чтобы они оставались эффективными во время снежных бурь.
Материалы, проявляющие такой эффект, принято располагать в трибоэлектрический ряд, один конец которого — положительный, а другой — отрицательный. Снег занимает своё место в конце положительном, а силикон в отрицательном. При соприкосновении между ними может возникать перенос электроэнергии по цепи. Зная это, учёные взяли слой силикона и соединили его со слоем электропроводного пластика для сбора заряда после того, как снег коснётся поверхности.
Гибридная ткань преобразует в электричество солнечный свет и механическую энергию
Бак наполняли неионизированной водой, а крышку опускали чуть ниже. После того как нанопирамидки входили в контакт с жидкостью, группы атомов наполидиметилсилоксана обретали отрицательный заряд. На поверхности воды заряд ожидаемо становился положительным и не исчезал даже после удаления полидиметилсилоксана. Гидрофобность полидиметилсилоксана с нанопирамидками имеющими весьма острый угол с поверхностями капель сводила к минимуму количество воды, оставшееся на пластике, что упрощало работу всей системы. Для выработки постоянного тока крышку надо было периодически поднимать и опускать, а электроды — держать подключёнными к выпрямителю и конденсатору. В таком режиме экспериментальный прототип питал одновременно 60 светодиодов. Хотя испытания в солёной воде давали чуть худшие результаты, смысла в эксплуатации устройства это не отменяло.
В недавнем исследовании, информация о котором опубликована в журнале Nano Energ y, ученые из японского университета Фукуи и Нанкинского университета Китай , разработали цельноволокнистый композитный слой TENG AF-TENG , который может быть легко интегрирован с обычной тканью. Эти слои покрыты серебряными нанопроволоками. Далее исследователи добавили слой электроспининговых полистироловых волокон между серебряными нанопроводами и трибоэлектрической мембраной. Механическое движение тела во время ходьбы или бега заставляет трибоэлектрические слои набирать заряд. Таким образом, механическая энергия преобразуется в электрическую, которая может быть использована для питания электронных устройств. Обычно заряд, накапливающийся на поверхности трибоэлектрика, постепенно теряется или рассеивается, снижая плотность поверхностного заряда и выходную мощность наногенератора.
Во время активной прогулки обувь генерирует достаточное количество энергии для зарядки телефона и других современных гаджетов. Встроенные в обувь генераторы помогут зарядить ваш гаджет Если вам нравится данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему официальному каналу на Яндекс. Дзен , где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники. Следует отметить, что у большинства новых технологий существует множество недостатков. Как часто это и бывает, изобретенный источник энергии уже активно критикуется экологическими активистами ввиду отсутствия какой-либо информации о потенциальном вреде новейших генераторов для морской жизни. Кроме того, вопрос о том, возможно ли создать массовое производство сферических генераторов и применить их на практике, пока не имеет своего достойного ответа.
Другой вариант — использовать трибоэлектрический эффект, когда электрические заряды появляются из-за трения. Когда мы электризуем стеклянную палочку, потирая её о стекло, мы наблюдаем именно трибоэлектрический эффект. Именно такой кардиостимулятор описывают в Nature Communications исследователи из Китайской академии наук. Устройство сажали прямо на сердце взрослым свиньям с аритмией.
Чжун Линь Ван: китайский ученый, совершивший прорыв в энергетике
| Трибоэлектрический эффект пригоден для получения энергии от морских волн | В новой технологии задействован трибоэлектрический эффект, когда различные материалы генерируют электричество при контакте. |
| Учёные научились получать энергию из дождя | В 2012-м выяснили, что трибоэлектрический эффект может делать то же самое, и такое устройство намного эффективнее и намного дешевле. |
| Молодые петербургские учёные создали умную одежду, вырабатывающую энергию | Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. |
| Трибоэлектрический эффект. Принцип действия и особенности | Трибоэлектрические наногенераторы используют этот эффект для преобразования механического движения в электрическую энергию. |
| Трибоэлектрический генератор | В его основе лежит трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. |
Новая гибридная солнечная панель производит энергию с помощью солнца и капель дождя
- Из Википедии — свободной энциклопедии
- Новости по теме:
- Обувь с портами для зарядки телефона
- Подписка на дайджест
Новости отрасли
| Новая ткань генерирует энергию от движений тела, но ее не отличить от обычной | Трибоэлектрический генератор, способный эффективно извлекать электроэнергию из любого движения. |
| Трибоэлектрический кабель |Для охранных систем | Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. |
| Необычный волновой генератор сгенерирует электричество трением искусственного меха | Техкульт | трибоэлектрический эффект. |
Проблемы в Intel копились десятилетиями, и инвесторы не верят, что Гелсингер спасёт компанию
Трибоэлектрической эффект обусловлен трением между проводником и изолятором, вследствие чего возникает электрический заряд. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения. В сегодняшнем плане Curiosity попытается провести новый эксперимент, чтобы впервые на Марсе засвидетельствовать «трибоэлектрический эффект».
Ученые разработали деревянный пол, вырабатывающий электричество от шагов
Кроме того к трибоэлектрическому эффекту может приводить механическое удаление отдельных элементов поверхности пьезоэлектриков или пироэлектриков. В основе работы этого генератора лежит трибоэлектрический эффект, который позволяет получить электрический ток в момент соприкосновения или разделения двух разных материалов. Трибоэлектрический эффект. Появление электрических зарядов в материале из-за трения. Демонстрация трибоэлектрического эффекта. Результаты измерений можно найти ниже в содержании видео. Трибоэлектрический эффект вызывает накопление электростатического заряда на шерсти из-за движений кошки.
Трибоэлектрический эффект пригоден для получения энергии от морских волн
Текстиль работает по принципу трибоэлектрического эффекта. Например, если прикрепить его к машине, едущей по трассе, то электричество будет вырабатываться уже за счет трибоэлектрического эффекта. Трибоэлектрический эффект — появление электрических зарядов в материале из-за трения (разделения материалов после плотного контакта). Ученые предложили новое устройство для генерации электроэнергии из океанских волн с помощью трибоэлектрического эффекта.