Плёнка-акробат научилась производить электроэнергию из воздуха

Ученые Массачусетского технологического института (MIT) разработали полимерную плёнку, которая может двигаться под воздействием влаги, а попутно преобразовывать механическую энергию в электрическую. Такой эффект достигается благодаря сложной структуре "устройства", состоящей из двух полимеров.

Один компонент (полипиррол) образует твёрдую, но гибкую основу. Второе вещество (полиол-борат) представляет собой мягкий гель, который набухает, впитывая влагу.

Поглотив небольшое количество испарившейся воды из окружающего воздуха, новый материал сворачивается в трубку. Затем за счёт контакта обратной стороны плёнки с воздухом часть влаги испаряется, и лист снова выпрямляется.

Учёные добавили к этим двум слоям пьезоэлектрический, производящий при деформации листа небольшой электрический заряд.

В результате непрерывное движение генерирует достаточное количество электроэнергии для питания микро- и наноэлектронных устройств, отмечают создатели "акробата". Помимо этого на основе плёнки можно изготовить искусственные мышцы.

Полимерный материал толщиной всего 0,03 миллиметра демонстрирует удивительную силу. Кусок плёнки весом всего 25 миллиграммов может поднять груз в 380 раз тяжелее себя на высоту около 2 миллиметров. Учёным также удалось заставить материал двигаться в стороны при "переноске" груза, масса которого в 10 раз превышала массу плёнки.

Этого вполне достаточно, чтобы двигаться с прикреплёнными серебряными проводами. Более того, такими усилиями можно приводить в движение манипуляторы небольших роботов. Главное, чтобы в окружающем воздухе содержалась влага.

Эксперименты показали, что с помощью 100 миллиграммовой плёнки можно получать 5,6 нановаттов. Этого достаточно для питания микроэлементных устройств с ультранизким энергопотреблением.

Исследователи считают, что материал может обеспечивать работу некоторых разновидностей датчиков, которые измеряют параметры окружающей среды, особенно если они расположены над поверхностью естественного водоёма или бассейна. В таком случае заменять источник питания придётся гораздо реже.

Также плёнка может быть включена в элементы одежды, чтобы питать переносную электронику.

В будущем учёные планируют увеличить эффективность своего изобретения и выдаваемую им мощность.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.