Американские ученые разработали бумажные обои, которые поглощают влагу из воздуха и превращают ее в небольшое количество электричества. Технология одновременно помогает снижать влажность в помещении и рассчитана на питание маломощных устройств.
Основой разработки стали небольшие влагоэлектрические генераторы (MEG). Они поглощают молекулы воды из воздуха. Внутри материала в результате движения и разделения ионов возникает разница концентраций, которая создает электрическое напряжение между двумя сторонами устройства. Для работы генераторам не требуется солнечный свет.
Исследователи сделали ставку именно на влажность внутри помещений. Обычно она находится в диапазоне от 30 до 60%, а дополнительные источники влаги появляются во время приготовления еды, душа и даже дыхания людей. По мнению разработчиков, такая относительно стабильная среда может быть удобнее для постоянной работы генераторов, чем переменчивая влажность на улице.
Чтобы превратить отдельные генераторы в конструкцию размером со стену, команда использовала подход, который называют papertronics — печать электронных элементов непосредственно на бумаге. По краям материала находится глицерин, который поглощает влагу. В центре расположена полимерная структура из поливинилпирролидона, сформированная с помощью воскового слоя. Она контролирует выделение и испарение воды и направляет движение влаги через материал.
Еще одна особенность конструкции — скрытая проводка. Соединения генераторов расположены с обратной стороны обоев, поэтому на поверхности не требуется размещать провода. Исследователи проверили разные варианты соединения элементов и смогли собрать из них крупную энергетическую систему.
В эксперименте команда создала полноразмерный лист из 1596 соединенных элементов. Один генератор выдавал около 0,34 В, а удельная мощность достигала 2,2 мкВт/см² при относительной влажности 80%. Полученной энергии хватило для непрерывной работы беспроводной клавиатуры без батареек.
Обои выполняют еще одну функцию. Во время испытаний они снизили влажность в помещении с 38 до 32%. Разработчики предполагают, что в будущем подобная система сможет одновременно помогать контролировать микроклимат и обеспечивать электричеством небольшие устройства.
Мощность таких генераторов измеряется на уровне микроватт, поэтому технология предназначена прежде всего для маломощной электроники: датчиков температуры и окружающей среды, элементов систем умного дома и других устройств Интернета вещей. Инженеры рассчитывают увеличить выходную мощность и масштабировать производство печатных генераторов.
Читайте также:
Из старых солнечных панелей научились получать сырье для силовой электроники
Капли воды способны серьезно повредить сверхзвуковые самолеты