Шелковая нить может превратить одежду в генератор электроэнергии
Представьте себе мир, в котором шелковые нити будут не только в моде, но и для питания устройств. Представьте себе повседневный свитер, который может заряжать ваш мобильный телефон или питать электронику, следящую за вашим здоровьем, - и все это благодаря носимой технологии, превращающей текстиль в генератор электроэнергии.
Это может показаться сценой из фантастического фильма, но группа исследователей работает над тем, чтобы воплотить эту идею в жизнь.
Главным препятствием в этом деле пока является поиск материалов, которые бы стабильно проводили электричество и при этом подходили для одежды.
Решение на основе шелковой нити
Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции нашли решение. Они используют повседневный предмет, который является синонимом текстильной промышленности, - шелковую нить - и придают ей высокотехнологичный вид.
Специалисты покрыли шелковую нить токопроводящим пластиком, который обладает исключительными свойствами для превращения обычного текстиля в генератор электроэнергии.
Эти футуристические ткани, или термоэлектрический текстиль, как их еще называют, преобразуют разницу температур между нашим телом и окружающим воздухом в электрический потенциал. Эта технология может существенно изменить нашу повседневную жизнь и общество в целом.
Подключенный к датчику, этот текстиль может питать устройства без батареек. Датчики могут помочь следить за нашими движениями или измерять сердцебиение.
Сочетание безопасности и гибкости
Поскольку такая одежда должна прилегать к телу, используемые материалы должны отвечать высоким стандартам безопасности и гибкости.
«Полимеры, которые мы используем, легко гнутся, легки и просты в применении как в жидком, так и в твердом виде. Кроме того, они нетоксичны», - говорит первый автор исследования Мариявиттория Крейгеро, докторант кафедры химии и химического машиностроения Чалмерса.
Прогресс с шелковой нитью
Методология, использованная для создания этой проводящей нити, во многом основана на предыдущих результатах, полученных в рамках того же исследовательского проекта.
Раньше в состав нити входили металлы для поддержания ее стабильности при контакте с воздухом. Прогресс был достигнут благодаря использованию в производстве только органических полимеров.
Теперь исследователи разработали новый вид нити, которая демонстрирует улучшенную электропроводность и стабильность.
Недостающий кусочек головоломки
Чтобы продемонстрировать, как эта новая нить может быть использована в реальных условиях, исследователи создали два термоэлектрических генератора - пуговицу, пришитую нитью, и кусок ткани с вплетенными в нее нитями.
Когда эти ткани помещали между горячей и холодной поверхностью, наблюдалось увеличение напряжения.
«Мы нашли недостающий кусочек головоломки для создания оптимальной нити - тип полимера, который был открыт совсем недавно», - говорит Крейгеро.
«Он обладает выдающейся стабильностью при контакте с воздухом и в то же время очень хорошо проводит электричество. Благодаря использованию полимеров нам не нужны редкоземельные металлы, которые часто используются в электронике».
Новая эра для термоэлектрического текстиля
В настоящее время термоэлектрическая ткань и пуговица не могут быть массово произведены вне лаборатории. Материал должен быть изготовлен и сшит вручную, что очень трудоемко.
Однако исследователи с оптимизмом смотрят на потенциал нити и возможность разработки автоматизированного процесса для увеличения масштабов производства.
«Мы показали, что теперь можно производить проводящие органические материалы, которые могут отвечать функциям и свойствам, необходимым для текстиля. Это важный шаг вперед», - отметил профессор Кристиан Мюллер.
«Перед термоэлектрическим текстилем открываются фантастические возможности, и это исследование может принести большую пользу обществу».
Шелковая нить: Энергия будущих приложений
Потенциальные возможности использования термоэлектрического текстиля на основе шелковой нити выходят далеко за рамки персональной электроники.
Представьте себе спортивную одежду, которая отслеживает и подстраивается под физиологические изменения спортсмена во время тренировки, или больничную одежду, которая постоянно отслеживает жизненно важные показатели без необходимости использования батареек или зарядки.
Такие ткани также могут использоваться в военном снаряжении и снаряжении для активного отдыха, обеспечивая надежное, самоподдерживающееся питание в удаленных местах, где доступ к традиционным источникам зарядки ограничен.
Помимо носимых вещей, технология может найти применение в «умном» домашнем текстиле, например, в одеялах, которые помогают поддерживать комфортную температуру, или в шторах, преобразующих солнечный свет в энергию.
