Seuraavan kerran kun juoksut lentokentän läpi tarttuaksesi lentokoneeseesi tai lykkäämällä liikettä tanssilattialla, voisit myös tuottaa puhdasta, vihreää energiaa. Ainakin se on Xudong Wangin ja hänen tutkijaryhmänsä toivo Wisconsin-Madisonin yliopistossa.
Insinöörit ovat keksineet uudenlaisen kestävistä materiaaleista valmistetun lattiatyypin, joka muuttaa askeleen käyttökelpoiseksi energiaksi. Ja parasta on, että se on valmistettu tavallisesta jätemateriaalista: puumassasta.
Odotettavissa olevan öljynhintojen nousun takana, uusien energialähteiden - vihreän energian - löytäminen on välttämätöntä. Vaikka aurinko näyttää tarttuvan, kun Yhdysvaltojen aurinkokapasiteetti kasvaa 43 prosenttia vuodessa ja muita innovaatioita, kuten aurinkotekstiilejä, kuukausien päässä markkinoilta, on silti tarpeen miettiä aurinkoisen ikkunaruudun ulkopuolella.
Kirjoita Wang ja hänen tutkimusryhmänsä.
"Tämä on täysin erilainen energialähde", sanoo Wang, UW-M: n materiaalitieteiden ja tekniikan apulaisprofessori. Tutkimuksen suoritti jatko-opiskelija, Chunhua Yao ja monet muut Wang, ja se julkaistiin Nano Energyssa syyskuussa. ”Aurinko tulee auringosta, ja tämäntyyppinen energia tulee ihmisiltä, jotka kävelevät tai pyöräilevät ohi. Ja se on valjastettu aivan eri tavalla. ”
Sillä on myös täysin erilaisia sovellusalueita kuin aurinkoisella, koska sen toiminta ei riipu aurinkoisesta taivaasta; Tarvitaan vain muutama ihminen kävelemään sen yli. Wangin lattia tuottaa energiaa tärinän kautta, jota kutsutaan triboelektriseksi.
"Käytämme triboelektristä energiankeräyslevyä, joka on valmistettu selluloosakuiduista, jotka on käsitelty kemiallisesti, elektronien houkuttelemiseksi", sanoo Wang, joka myöntää, että kemiallisia yksityiskohtia ei voida vapauttaa ennen kuin patentin tarkistusprosessi on valmis.
Tutkijat käsittelivat kemiallisesti puumassan nanokuituja, joiden lattia on valmistettu kahdesta eri tavalla varautuneesta materiaalista, niin että kun joku kävelee lattian poikki, nämä kuidut ovat sitten vuorovaikutuksessa keskenään, staattisen sähkön tapaan. Tämän värähtelyn vapauttamat elektronit vangitaan sitten kondensaattorilla, joka on kiinnitetty lattiaan ja energia varastoidaan myöhempää käyttöä varten. Kytke akku tai muu laite kondensaattoriin, ja energiaa voidaan käyttää.
Lattian puumassan nanokuitut käsitellään kemiallisesti kahdella eri tavalla varautuneella materiaalilla, joten kun joku kävelee lattian poikki, nämä kuidut ovat vuorovaikutuksessa keskenään. (Stephanie Precourt / UW-Madison teknillinen korkeakoulu) Wang uskoo, että hänen lattiansa voisi olla seuraava iso asia vihreässä rakennuksessa, koska se on edullinen uusiutuva energialähde, joka hyödyntää kierrätettäviä materiaaleja. Tämän tyyppisten lattianpäällysteiden asentaminen on huomattavasti toteuttamiskelpoisempaa kuin niiden kalliimmat kollegat, kuten aurinkopaneelit, kestävän ja runsaspuisen sellumassan käytön vuoksi.
Wang kertoo, että se voitaisiin sijoittaa alueille, joilla on korkea jalkaliikenne, kuten lentokentille, urheilustadionille tai ostoskeskuksille. Itse asiassa Wang toivoo, että triboelektrinen lattiapäällyste laajenee kaupallisen käytön ulkopuolelle ja tunkeutuu koteihin lattialla, joka voi ladata valoja ja laitteita. Lopputuote näyttää samanlaiselta kuin puulattiat, jotka on jo asennettu miljooniin koteihin.
Ajatuksena on lopulta käyttää tätä innovatiivista mallia "tienvarsienergian" kaappaamiseen. Wangin muotoilu ei kuitenkaan ole kuin nykyisessä tekniikassa, jota jo käytetään tämän tyyppiseen sadonkorjuuseen - keraamisiin perustuviin pietsosähköisiin materiaaleihin - ja, Wang sanoo, "puumassa" voivat olla alttiimpia ankarille olosuhteille ”, mikä tarkoittaa, että asfaltin korvikkeeksi se tarvitsee paremman rajapinnan tai pakkauksen.
Kuten minkä tahansa tyyppinen uusi tekniikka, siihen liittyy joitain alustavia rajoituksia.
"Suurin haaste triboelektriselle energialle on sen epätavallisuus", sanoo Environmental Johnson, Journal of Environmental Impact Assessment Review -lehden päätoimittaja Eric Johnson. ”Onnistuakseen se tarvitsee investointeja. Sijoittajille pitää tuttavuus, ellei epävarmuus - jotain, mitä he tietävät. ”
Johnson huomauttaa, että monilla nykyisillä valtavirtaistekniikoilla oli samanlaisia esteitä hypätä. Esimerkiksi aurinko, kerran vaikea niellä -konsepti, hallitsee nyt kirjaimellisesti uusiutuvien energialähteiden markkinoita.
Siitä huolimatta, että vaihtoehtoisen energian teollisuus jatkaa suuria edistysaskeleita markkinoilla, Johnson sanoo, että päätös siirtyä eteenpäin monien näiden innovaatioiden yhteydessä riippuu yleensä vähemmän todellisesta tekniikasta ja enemmän taloudesta ja koetusta turvallisuudesta.
Joten Wangin ja hänen tiiminsä on ensin rakennettava prototyyppi lattian testaamiseksi suuremmassa mittakaavassa.
"Tällä hetkellä laboratoriossamme testattava pieni kappale on noin neljä neliötuumaa ja voi tuottaa yhden milliwatin tehon", Wang sanoo. Joukkue suoritti yksinkertaisen laskelman 10 jalkaa kerrallaan 10-jalkaisesta pinta-alasta, joka oli peitetty niiden triboelektrisellä lattialla. Jos oletetaan, että alueella käveli keskimäärin 10 ihmistä ja jokainen henkilö suoritti kaksi askelta sekunnissa, kokonaisenergian tuotto olisi noin 2 džaulia sekunnissa. Toisin sanoen, Wang sanoo, että tuotettu energiamäärä vastaa noin 30 prosenttia iPhone 6 -akusta.
"Koska tämä on niin kustannustehokas lähestymistapa, koska siinä käytetään kierrätettyjä materiaaleja", sanoo Wang, "yritämme tehdä siitä suuria lattiapaneeleja asentaaksesi sen tiheän liikenteen paikkaan, jotta voimme todella testata, kuinka paljon virtaa voidaan tuottaa."
He työskentelevät Madison-pohjaisen metsätuotelaboratorion kanssa, joka on ainoa liittovaltion laboratorio, joka on omistautunut metsätuotteiden tutkimukseen ja jota käyttää pääasiassa Yhdysvaltain metsäpalvelu. Lab toimittaa paitsi sellumassan kuidun lisäksi myös auttaa ryhmää luomaan suuremman prototyypin.
Onneksi Wang voi valita suuren liikenteen alueen UW-M: n kampuksella testatakseen sitä. Hänen prototyyppinsä saa varmasti merkittävän harjoituksen, sillä kampuksella on yli 43 000 opiskelijaa.
