2019-04-16 05:48:02
最好的雪 新的科学设备从降雪创造电力

加州大学洛杉矶分校的研究人员和同事设计了一种新设备,可以通过积雪来发电。这是同类产品中的第一款,价格便宜,小巧,薄而且像一块塑料一样柔韧。

“该设备可以在偏远地区工作,因为它提供自己的电源并且不需要电池,”负责加州大学洛杉矶分校的Myung Ki Hong博士担任材料创新主席的资深作者Richard Kaner说。 “这是一个非常聪明的装置 - 一个可以告诉你降雪量多少,降雪方向以及风向和速度的气象站。”

研究人员将其称为基于雪的摩擦纳米发电机,或雪滕。摩擦电纳米发电机通过静电产生电荷,通过电子交换产生能量。

有关该设备的发现发表在纳米能源期刊上。

“静电由一种捕获电子的材料与另一种释放电子的材料相互作用产生,”Kaner说,他也是化学和生物化学,材料科学与工程的杰出教授,也是加州纳米系统研究所的成员。在加州大学洛杉矶分校“你把收费分开,基本上什么也没用。”

积雪带正电并放弃电子。有机硅是一种合成橡胶类材料,由硅原子和氧原子组成,与碳,氢和其他元素结合 - 带负电。当落雪接触硅树脂表面时,会产生设备捕获的电荷,从而产生电能。

“雪已经充电,所以我们想,为什么不带另一种带有相反电荷的材料并提取电荷来制造电力呢?”联合作者,加州大学洛杉矶分校化学与生物化学博士后研究员Maher El-Kady说。

“虽然雪喜欢放弃电子,但设备的性能取决于提取这些电子时其他材料的效率,”他补充说。 “在测试了包括铝箔和聚四氟乙烯在内的大量材料后,我们发现有机硅产生的电荷比任何其他材料都多。”

El-Kady指出,每年冬天,大约30%的地球表面被雪覆盖,在此期间太阳能电池板经常无法运行。雪的积累减少了到达太阳能电池阵列的太阳光量,限制了电池板的功率输出并使其效率降低。他说,这种新设备可以集成到太阳能电池板中,以便在下雪时提供持续的电力供应。

Kaner说,该设备可用于监控冬季运动,如滑雪,以更精确地评估和改善运动员在跑步,行走或跳跃时的表现。它还具有识别越野滑雪中使用的主要运动模式的潜力,这是智能手表无法检测到的。

它可以引入新一代的自供电可穿戴设备,用于跟踪运动员及其表现。

它还可以发送信号,指示一个人是否在移动。它可以判断一个人何时走路,跑步,跳跃或行进。

该研究团队使用3D打印设计该设备,该设备有一层硅胶和一个电极来捕获电荷。考虑到“制造的简易性和硅胶的可用性”,该团队认为该设备可以低成本生产。有机硅广泛用于工业,润滑剂,电线绝缘和生物医学植入物等产品,现在具有能量收集的潜力。

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