Ξύλινο πάτωμα-μπαταρία ανάβει λάμπες LED με περπάτημα

Πρόκειται για μια νανογεννήτρια που επιτρέπει στο ξύλο να δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια από τα βήματα στο πάτωμα.

Το χρησιμοποιούμενο ξύλο στη γεννήτρια είναι επικαλυμμένο με στρώση σιλικόνης και διαθέτει ενσωματωμένους νανοκρυστάλλους, αποτελώντας μια συσκευή με 80 φορές μεγαλύτερη αποδοτικότητα από ένα απλό ξύλο πατώματος και παράγοντας αρκετό ρεύμα για να τροφοδοτεί λάμπες LED και μικρές ηλεκτρονικές συσκευές.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον καθηγητή επιστήμης των υλικών Γκουίντο Παντσαράζα του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (ΕΤΗ) στη Ζυρίχη, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για υλικά «Matter», τοποθέτησαν σαν «σάντουιτς» το ξύλο ανάμεσα σε ηλεκτρόδια. Το πάτωμα φορτίζεται ηλεκτρικά από την περιοδική επαφή με την πίεση από τα πόδια των ανθρώπων, με βάση το λεγόμενο τριβοηλεκτρικό φαινόμενο. Στη συνέχεια τα παραγόμενα ηλεκτρόνια στο ξύλο μεταφέρονται από το ένα αντικείμενο στο άλλο, παράγοντας ηλεκτρισμό.

«Το ξύλο είναι βασικά τριβο-ουδέτερο. Αυτό σημαίνει πως δεν έχει πραγματική τάση να αποκτά ή να χάνει ηλεκτρόνια, πράγμα που περιορίζει την ικανότητά του να παράγει ηλεκτρισμό. Έτσι, η πρόκληση είναι η δημιουργία ενός ξύλου που είναι ικανό να ελκύει και να χάνει ηλεκτρόνια», δήλωσε ο Παντσαράζα.

Η βελτίωση των τριβοηλεκτρικών ιδιοτήτων επιτεύχθηκε με την κάλυψη ενός μέρους του ξύλου με σιλικόνη PDMS, που δημιουργεί ηλεκτρόνια κατά την επαφή, και ενός άλλου τμήματος του ξύλου με νανοκρυστάλλους ZIF-8, που προσδίδουν στο ξύλο την ιδιότητα να χάνει ηλεκτρόνια. Μετά από δοκιμές διαφόρων ειδών ξύλου, επιλέχθηκε το έλατο, το οποίο έχει μεγαλύτερη ικανότητα να μετατρέπεται σε νανογεννήτρια. Επίσης εμφανίζει σταθερή παραγωγή ηλεκτρισμού για έως 1.500 κύκλους «φόρτισης».

Τα πειράματα έδειξαν ότι μια επιφάνεια ξύλου σχεδόν όσο ένα φύλλο χαρτί μπορεί να παράγει ρεύμα αρκετό για να ανάψουν οι λάμπες LED ενός σπιτιού, καθώς επίσης να τροφοδοτηθούν μικρές συσκευές όπως κομπιουτεράκια. Όταν ένας άνθρωπος περπατά στο πάτωμα, αυτόματα μπορεί να ανάψει μια συνδεδεμένη λάμπα LED στο δωμάτιο.

Οι ερευνητές επεσήμαναν ότι το έλατο είναι φθηνό και διαθέσιμο ευρέως, καθώς και ότι η όλη μέθοδος μετατροπής του σε γεννήτρια μπορεί να εφαρμοστεί μαζικά σε βιομηχανική κλίμακα. Τέτοια πατώματα μπορούν να αποτελέσουν πηγές «πράσινης» ενέργειας στα «έξυπνα» σπίτια του μέλλοντος.

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές θα είναι να βελτιώσουν περαιτέρω το υλικό τους, με χημικές επιστρώσεις που θα είναι πιο φιλικές στο περιβάλλον και εύχρηστες, ώστε να διευκολυνθούν οι πρακτικές εφαρμογές του. Όπως είπε ο Παντσαράζα, «ο απώτερος στόχος είναι να κατανοήσουμε τις δυνατότητες του ξύλου πέρα από τις ήδη γνωστές και να επιτρέψουμε έτσι στο ξύλο να αποκτήσει νέες ιδιότητες κατάλληλες για τα μελλοντικά βιώσιμα και έξυπνα κτίρια».