Energija je nenehno okrog ljudi v številnih oblikah - pri sončni svetlobi, toplini v sobi in celo pri gibanju ljudi. Vsa ta energija je običajno preprosto "zapravljena" za človeško civilizacijo, vendar jo je potencialno mogoče uporabiti za napajanje mobilnih in nosljivih pripomočkov - od biometričnih senzorjev do pametnih ročnih ur. Raziskovalci z univerze v Oulu (Finska) so našli mineral s kristalno strukturo perovskita, katere lastnosti mu omogočajo, da hkrati črpa energijo iz različnih virov.
Perovskiti so družina mineralov, od katerih se je veliko izkazalo, da so perspektivni zaradi svoje sposobnosti hkratnega pridobivanja ene ali dveh vrst energije. Na primer, eden od članov te družine je lahko dober za pretvorbo sončne energije v električno energijo. Druga je boljša pri črpanju energije iz temperaturnih sprememb in tlaka, ki se lahko pojavijo med gibanjem. Imenujemo jih piroelektrični in piezoelektrični materiali.
Včasih seveda ena vrsta energije kot vir ni dovolj. Določena oblika energije morda ni vedno na voljo - v oblačnem vremenu ali kadar se človek ne giblje. Zato so raziskovalci razvili naprave, ki lahko črpajo več oblik energije. Toda te naprave potrebujejo različne materiale, zaradi česar so preveč zajetne za uporabo v kompaktnih napravah.
Letopisi uporabne fizike so objavili rezultate študije Yang Baia in kolegov z univerze v Oulu. Raziskovalci so preučevali posebno vrsto perovskita, imenovano KBNNO, ki verjetno lahko pridobiva različne oblike energije. Kot vsi perovskiti je tudi KBNNO feroelektrični material, napolnjen z drobnimi električnimi dipoli, kot majhne puščice kompasa v magnetu.
Ko se feroelektričnemu materialu, podobnemu KBNNO, spremenijo temperaturne spremembe, se njegovi dipoli izpodrivajo in tako nastane električni tok. Električni naboj se nabira tudi glede na smer dipolnega trenutka. Deformacija materiala vodi k dejstvu, da določeni drobci le-tega pritegnejo ali odvrnejo naboj, kar spet privede do nastanka toka.
Raziskovalci so že preučevali fotovoltaične in splošne feroelektrične lastnosti KBNNO, vendar je bila ta študija izvedena pri 200 stopinjah pod zmrzovanjem in se niso osredotočili na temperaturne in tlačne lastnosti materiala. Yang Bai v novi raziskavi ugotavlja, da so bile prvič ovrednotene vse te lastnosti materiala, ki se pojavljajo pri sobni temperaturi.
Poskusi so pokazali, da čeprav je KBNNO dober za pridobivanje energije iz toplote in tlaka, ni tako dober kot drugi perovskiti. Morda najbolj impresivno odkritje raziskovalcev je bila sposobnost spreminjanja sestave KBNNO, da bi izboljšali njene piroelektrične in piezoelektrične lastnosti. Tako je mogoče vse te lastnosti "prilagoditi" in jih uporabiti kar se da učinkovito. Mladi Bai in njegovi sodelavci raziskujejo možnost izboljšanja KBNNO z uporabo natrija.
Yang Bai je še dejal, da upa, da bodo v prihodnjem letu ustvarili prototipno napravo, ki bo črpala energijo iz različnih virov. Njegov postopek izdelave je preprost, zato bi lahko tehnologijo tržili v nekaj letih, potem ko so raziskovalci opredelili najboljši material.
Promocijski video:
Po besedah Yang Baia lahko ta tehnologija vodi do pospešenega razvoja na področjih interneta stvari in pametnih mest, kjer imajo lahko senzorji in naprave, ki porabijo energijo, stalen dostop do energije.
Tak material se bo verjetno uporabljal v baterijah naprav, kar poveča njihovo energetsko učinkovitost in zmanjša potrebo po pogostih polnjenjih. Yang Bai nekega dne dopolni svojo pripoved, uporabniku pa nikoli ne bo treba nalagati svojega pripomočka. Baterije kompaktnih naprav v sodobnem smislu lahko na splošno ostanejo v preteklosti.
Toda dejstvo, da je bilo ugotovljeno, da je teoretično mogoče uporabiti baterije v pripomočkih, še ne pomeni, da se bodo izdelki, ki uporabljajo to tehnologijo, kmalu pojavili ali da bo tehnologija kdaj uporabljena.
Ali bodo kdaj obstajale nosljive naprave in celo pametni telefoni brez baterij, ki so povsem dovolj za energijo, ki je v prostoru okoli, a je izgubljena, ker ni učinkovite metode črpanja?
Na podlagi materialov iz sciencedaily.com
OLEG DOVBNYA