Jeepin liikkuessa sen LED-valot alkoivat vilkkua ja sammua. Mutta lelujen paristojen sijasta, joka valoja virrani, kuten luultavasti voi odottaa, Jeepen renkaissa oleva nanogeneraattori keräsi kitkaenergiaa polttaakseen niitä.
Wisconsinin yliopiston, Madisonin ja Zhengzhoun yliopiston insinöörien kehittämä tämä nanogeneraattori voisi lopulta tehdä oikeista autoista tehokkaampia. Asettamalla elektrodit renkaisiin, tutkijat ovat keksineet, kuinka rengasta energia renkaiden ja tien välisestä muuttuvasta sähköpotentiaalista. Tämän tyyppinen energia hukkaantuu yleensä, mutta nanogeneraattorit mahdollistavat sen keräämisen ja ohjaamisen kohti auton akkua, he kertoivat äskettäin Nano Energy -lehdessä.
"Olen tästä innostunut", sanoo projektinjohtaja Xudong Wang, yliopiston materiaalitieteiden ja tekniikan apulaisprofessori.
Nanogeneraattori toimii periaatteessa, jota kutsutaan triboelektriseksi vaikutukseksi, Wang selittää. Triboelektrinen vaikutus on varaus, joka syntyy tietyntyyppisten materiaalien hieromisesta. Esimerkki staattisesta shokista, jonka saat hieroessasi jalkojasi matolle, samoin maksu, jonka auton kumirenkaat ja asfaltti tiet aiheuttavat kosketettaessa.
Wangin joukkue on kokeillut nanogeneraattoreita - elektrodeja, jotka muuntavat mekaanisen energian sähköksi - usean vuoden ajan. Tutkijat asettavat tuuman mittaisia elektrodipaikannuksia auton renkaiden pinnalle valjastaakseen energian ja ohjaamaan sitä takaisin auton akkuun. Viime kädessä Wang haluaa, että tekniikka parantaa sähköautojen tehokkuutta.
"Voimme todennäköisesti parantaa mittarilukemaa 10 prosentilla", Wang sanoo. "Uskon, että kaikki sähköautot haluavat tämän."
Hanketta on kehitettävä edelleen, ennen kuin autoyritykset voivat ostaa. Autonrenkaat on suunniteltava merkittävästi uudelleen nanogeneraattoreiden sisällyttämiseksi siihen. Jeep-lelun kanssa elektrodipaikat asetettiin vain renkaiden pinnalle. Mutta oikeassa autossa tämä sijoittelu tarkoittaisi elektrodien kulumista melkein heti. Wang suunnittelee rengasmallin, joka integroi elektrodit suoraan kulutuspintaan. Mutta tämä on merkittävä suunnittelusuunnittelu, joka vie huomattavasti aikaa ja rahaa. Wang aikoo työskennellä insinöörien kanssa parhaan rengassuunnittelun selvittämiseksi.
"Haluan suunnitella kokoonpanon ja nähdä, mikä on maksimaalinen tehokkuus, jonka voimme saavuttaa", Wang sanoo.
Jeep-lelu, jonka renkaissa on nanogeneraattoreita (UW-Madison College of Engineering) Wang uskoo, että nanogeneraattorit ovat valmiita tosielämän käyttöön joskus seuraavan kymmenen vuoden aikana. Tarkka ajoitus riippuu siitä, kuinka vaikeaa on suunnitella erilaisia renkaita ja millaisten ajoneuvojen valmistajat ovat kiinnostuneimpia tekniikan soveltamisesta.
Triboelektrisiin nanogeneraattoreihin [TENGs] on monia erilaisia sovelluksia, Wang sanoo. Suurin osa nanogeneraattoritutkimuksista tehdään Euroopassa tai Aasiassa, missä tutkijat tarkastelevat TENG-yhdisteitä useilla väliaineilla. Georgian teknillisen korkeakoulun ja kahden kiinalaisen yliopiston ryhmä on kehittänyt kääntyvän, paperipohjaisen nanogeneraattorin äänen aaltoenergian keräämiseksi. Nanogeneraattori voitiin sijoittaa matkapuhelimeen energian keräämiseksi ihmisen äänistä. Toinen joukkue on kehittänyt nanogeneraattorin, joka voidaan lisätä kenkässä kävelyenergian hyödyntämiseksi. Keksintö voisi potentiaalisesti antaa voimaa pienelle elektroniikalle tai jopa ladata voimansa verkkoon. Äskettäin keksitty läpinäkyvä TENG vangitsee virtaavan veden voiman. Se voitaisiin integroida auto- tai kodin ikkunoihin hyödyntääksesi sadevoimaa, sateen kineettista energiaa.
Kuten lupaavat kuin TENG: t ovat, tällä hetkellä suhteellisen vähän amerikkalaisia tutkijoita harjoittaa tällaista tutkimusta, Wang sanoo.
"Sijoittajien ja liittovaltion hallituksen on ajateltava enemmän [TENG: iä]", Wang sanoo. "Energian säästämiseksi on monia eri tapoja."
