Rewolucyjny materiał tekstylny pozyskujący energię ze Szwecji

Naukowcy z Politechniki Chalmers ze Szwecji („Chalmers University of Technology”) opracowali niezwykłe włókna piezoelektryczne. Ich niezwykłość nie polega jedynie na ich funkcjonalności, ale na dużej wytrzymałości. Wytrzymałość tych włókien jest na tyle duża, że jest możliwe tkanie z nich materiałów tekstylnych, z wykorzystaniem popularnych maszyn tkackich. Umożliwi to tworzenie ubrań (lub ich fragmentów), które będą w stanie samodzielnie pozyskiwać (tj. generować) energię. To jednak nie wszystko. Stworzone materiały z tych włókien wykazują poprawę w kwestii generowania energii w warunkach zwiększonej wilgotności. Oznacza to, że ubranie takie będzie mogło generować więcej energii w czasie deszczu, lub gdy się spocimy, np. w czasie treningu. Odkrycie szwedzkich naukowców może stanowić spory krok w rozwoju tego typu materiałów. Sama idea nie jest wprawdzie nowa, lecz dotychczas stworzone materiały i włókna w laboratoriach, wykazywały się małą odpornością, a w przypadku zawilgocenia powodowały powstawanie zwarć. Szczegóły technologii zostały opisane w publikacji „Energy harvesting textiles for a rainy day: woven piezoelectrics based on melt-spun PVDF microfibres with a conducting core”, która ukazała się na łamach Flexible Electronics. Można tam wyczytać, że włókna zostały oparte na poli-fluorku-winylideny (PVDF), związku znanym z wysokiego współczynnika piezoelektrycznego. Odpowiednie przygotowanie materiału, budowa włókna i integracja z polimerami zaowocowała stworzeniem tego niezwykłego materiału. Włókna są w stanie wygenerować napięcie około 1 V przy naprężeniu około 0.5%. Gotowy fragment materiału tekstylnego (złożony z 24 włókien), poddawany obciążeniom zbliżonym do normalnego użytkowania, umożliwił generowanie mocy około 7 uW. Inny przygotowany fragment materiału, już nieco większy, o wymiarach 2.5 na 20 cm, przyczepiony do ramienia był w stanie wygenerować napięcie 8 V, gdy osoba do której przytwierdzono materiał wchodziła po schodach. Zwykłe chodzenie generowało około 1 uW. Taka ilość sprawiała, że podłączona do materiału dioda LED mrugała wraz z kolejnymi krokami. Testy wykazują, że ilość generowanej rośnie liniowo, wprostproporcjonalnie wraz ze wzrostem powierzchni materiału, który został stworzony w oparciu o te włókna. Przykładowo, szacuje się że pasek torby od laptopa stworzony z wykorzystaniem tego materiału będzie w stanie wygenerować moc około 0.1 mW. To już wystarczająco dużo energii by zasilić np. tagi RFID lub inne małe urządzenia bezprzewodowe. Prace nad włóknami i materiałem mają trwać nadal. Naukowcy widzą możliwość poprawienia parametrów i optymalizacji wykorzystując nanorurki węglowe i/lub grafen. Ich celem ma być stworzenie materiału, który będzie w stanie wygenerować energię o mocy 10 mW.