Zu Fuß kann den Geist, aber was ist mit unseren Handys aufladen?

Behind the Scenes Artikel wurde Live Science in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Bis zum Ende des Jahres 2014 wird die Erde Heimat mobiler elektronischer Geräte als Menschen sein.

Smartphones, Tablets, e-Readern, ganz zu schweigen von tragbaren Gesundheits- und Fitness-Tracker, intelligente Gläser und Navigationsgeräte – die heutige Bevölkerung ist mehr eingesteckt als je zuvor.

Aber unsere Abhängigkeit von Geräten ist nicht ohne Probleme:

1. Drahtlose Geräte erfordern regelmäßige aufladen. Während wir denken, dass wir die Schnur geschnitten haben vielleicht, bleiben wir abhängig von Outlets und Ladestationen an unseren Geräten mithalten und ausgeführt.
2. Nach einem 2009 veröffentlichten Bericht von der Internationalen Energieagentur (IEA) entfallen Consumer Elektronik, Informations- und Kommunikationstechnologien Technologien derzeit fast 15 Prozent des globalen Wohn Stromverbrauchs. Was mehr ist, die IEA rechnet Energieverbräuche von diesen Geräten zu verdoppeln bis zum Jahr 2022 und bis zum Jahr 2030 verdreifachen – dadurch langsam aber sicher hinzufügen, um die Belastung für unsere Energie-Infrastruktur.

Ein Team von Forschern am Georgia Institute of Technology haben eine Lösung für beide Probleme: sie entwickeln eine neue, tragbare, saubere Energiequelle, die anders könnten wir mobile Leistungselektronik: menschlicher Bewegung.

Unter der Leitung von materielle Wissenschaftler Zhong Lin Wang, hat das Team einen Rucksack geschaffen, der mechanische Energie aus der natürlichen Schwingung des menschlichen Gehens und wandelt es in elektrische Energie. Diese Technologie revolutionieren die Art und Weise wir kleine elektronische Geräte aufladen und dadurch reduzieren die Belastung dieser Geräte auf nicht erneuerbaren Stromquellen und losbinden Benutzer aus festen Ladestationen.

Kleiner, leichter, sparsamer

Tragbare Generatoren, die von das Potential des Körpers mechanische in elektrische Energie umwandeln sind nicht neu, aber traditionelle Technologien setzen auf sperrige oder zerbrechliche Materialien. Im Gegensatz dazu enthält Wangs Rucksack ein Gerät aus dünnen, leichten Kunststoffplatten, verriegelt in einem rautenförmigen Raster hergestellt. (Man denke an die zusammenklappbaren Kartonagen, die ein six-Pack von ausgefallenen Soda-Flaschen trennen.)

Wie geht der Träger, die rhythmische Bewegung, die auftritt, wie seine/ihre von Seite zu Seite Gewichtsverlagerung bewirkt, dass innen Oberflächen von Kunststoff-Folien zu berühren und dann trennen, berühren und dann zu trennen. Der regelmäßige Kontakt und die Trennung treibt Elektronen hin und her, einen wechselnden elektrischen Strom produzieren. Dieser Prozeß, bekannt als Triboelectrification-Effekt unterliegt auch statische Elektrizität, ein Phänomen vertraut, wer jemals eine frisch gewaschene Fleecejacke im Januar über seinen Kopf gezogen hat.

Aber der Schlüssel zu Wangs Technologie ist die Zugabe von hoch geladenen Nanomaterialien, die Maximierung den Kontakt zwischen den beiden Flächen, pumpt die Energieabgabe, wie Wang der triboelektrischen Nanogenerator (TENG) nennt.

"Die TENG ist so effizient wie die besten elektromagnetischen Generator und ist leichter und kleiner als jede andere elektrischen Generatoren für mechanische Energiewandlung,", sagt Wang. "Mit der Erfindung des neuen advanced Materials werden nur die Effizienz verbessern."

Laden unterwegs

Im Labor zeigte Wangs Team, dass das natürliche menschliche gehen mit einer Belastung von 2 kg, über das Gewicht der zwei-Liter-Flasche Soda, generierte genug macht, gleichzeitig mehr als 40 gewerbliche LEDs leuchten (die die effizientesten Lampen verfügbar sind).

Wang sagt, dass die maximale Ausgangsleistung hängt von der Dichte der Oberfläche elektrostatische Aufladung, aber, dass der Rucksack werden wahrscheinlich in der Lage, zwischen 2 und 5 Watt an Energie zu erzeugen, da der Träger geht – genug, um ein Handy oder andere kleine elektronische Geräte aufladen.

Die Forscher erwarten, dass dies sein wird, willkommene Nachricht für outdoor-Enthusiasten, Servicetechniker, militärisches Personal und Einsatzkräfte, die in entlegenen Gebieten arbeiten.

Wang und seine Kollegen jedoch betrifft, so ist die menschlicher Bewegung nur eine mögliche Quelle für saubere und erneuerbare Energie. Im Jahr 2013 das Team gezeigt, dass TENGs verwenden, um Energie aus Meereswellen extrahieren konnte.

Der Forschungsbericht "Ernte Energie aus der natürlichen Schwingung des menschlichen Walking," erschien in der Zeitschrift ACS Nano am 1. November 2013.

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der Nnationalen Wissenschaftsstiftung.