Ученые создали обои, вырабатывающие электричество из влаги в воздухе
Небольшие домашние устройства не требуют много энергии, но их батарейки все равно приходится менять. Американские инженеры создали бумажные обои, которые вырабатывают электричество из влаги в воздухе, и собрали из них панель, способную питать беспроводную клавиатуру.
В домах появляется все больше небольших устройств, которым требуется питание: от датчиков температуры до беспроводной клавиатуры. Их энергопотребление невелико, но батарейки приходится менять, а подключение к розетке ограничивает место установки. Поэтому инженеры ищут способы собирать энергию прямо из окружающей среды. Одним из ее источников может стать влага в воздухе.
Получение электричества из атмосферной влаги изучают давно. В 2020 году ученые предложили генератор из тонкой пленки белковых нанонитей, полученных от бактерий. Внутри нее возникала устойчивая разница в содержании воды, благодаря которой устройство вырабатывало ток. Исследователи получили напряжение около половины вольта и показали, что соединение нескольких элементов позволяет питать электронику.
Однако между работающим элементом и удобным источником питания остается большой разрыв. Для покрытия стены важен и внешний вид: видимые провода и выступающие детали плохо сочетаются с обычной отделкой.
Исследователи из Бингемтонского университета (США) предложили использовать для этого бумажное покрытие стен и показали, что большая панель таких генераторов может питать электронные устройства, такие как клавиатура. Они разработали систему, в которой разные участки одного бумажного листа выполняют разные функции. То есть одни участки поглощают, а другие испаряют воду, чтобы она двигалась через материал в заданном направлении. Результаты опубликовал журнал Advanced Energy Materials.
Поглощенная влага способствует появлению и перемещению ионов — электрически заряженных частиц. Если их концентрация в разных частях материала неодинакова, возникают разделение зарядов и напряжение, которое можно использовать во внешней цепи. Поэтому конструкция должна поддерживать различия между своими участками, обеспечивая направленный перенос влаги.
Края генератора обработали глицерином, который помогает захватывать воду из воздуха. Ближе к центру разместили полимерный материал, а центральную область покрыли восковым слоем, управляющим отдачей влаги и испарением. Таким образом, вода поступает через периферию и направляется к центру. По замыслу физиков, такую конструкцию в дальнейшем можно будет изготавливать печатными методами.
Контакты вывели через отверстия в бумаге, а проводники разместили на обратной стороне покрытия. Это позволило объединить множество генераторов, сохранив лицевую поверхность свободной от проводов. В итоге удалось создать цельную панель из 1596 элементов, которая питала беспроводную клавиатуру.
Отметим, что клавиатура остается примером конкретного применения. Такой опыт не означает, что покрытие может обеспечивать электричеством бытовую технику или весь дом. Ученые также рассматривают обои как поверхность, помогающую смягчать колебания влажности за счет поглощения и отдачи воды. Но возможность управлять микроклиматом всей комнаты требует отдельной проверки.
Telegram 
Дзен 
VK 
