Больше не мусор: ученые нашли неожиданный материал для генерации энергии

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне (США) изучают способы использования кожуры помело для разработки инструментов, которые могут питать небольшие электрические устройства и контролировать биомеханические движения. Об этом пишет портал Tech Xplore.

У помело очень толстая кожура, которую обычно выбрасывают, что приводит к значительному количеству пищевых отходов. Иногда эту кожуру используют для извлечения соединений для эфирных масел или пектина, однако ученые решили воспользоваться естественной пористой, губчатой структурой кожуры для других целей.

"Если мы сможем перерабатывать кожуру в более ценные продукты вместо того, чтобы просто выбрасывать ее, мы сможем не только сократить отходы от производства, потребления и производства сока помело, но и создать больше ценности из пищевых и сельскохозяйственных отходов", — сказал соавтор исследования И-Чэн Ван.

Как объясняют авторы исследования, в кожуре помело есть две основные части — тонкий внешний слой и толстый белый внутренний слой. Белая часть мягкая и на ощупь напоминает губку, если на нее надавить.

В ходе исследования ученые отделили кожуру от мякоти и удалили самый верхний слой. Оставшуюся толстую губчатую белую кожуру разрезали на более мелкие кусочки и высушили методом заморозки, чтобы сохранить ее уникальную трехмерную пористую структуру, а затем хранили при различных условиях влажности.

Проанализировав химический состав и механические свойства кожуры, исследовательская группа использовала ее для создания устройств, способных преобразовывать механическую энергию в электричество и служить автономными датчиками движения. Эти устройства используют принцип контактной электризации.

"Когда два материала трутся друг о друга, может образовываться статическое электричество из-за передачи зарядов между ними. Мы хотели изучить, сможем ли мы собрать и использовать это электричество", — объяснил И-Чэн Ван.

В качестве двух трибоэлектрических слоев исследователи использовали биомассу кожуры помело и пластиковую (полиимидную) пленку. Они прикрепили электрод из медной фольги к каждому из этих слоев и оценили, насколько хорошо полученное устройство может преобразовывать внешнюю механическую энергию в электричество.

Ученые смогли зажечь около 20 светодиодов, просто нажав пальцами на эти трибоэлектрические устройства из кожуры помело. Они также продемонстрировали, что калькулятор или спортивные часы могут питаться исключительно от подобного устройства, если они интегрированы с системой управления питанием, включающей в себя блок хранения энергии.

"Мы также обнаружили, что благодаря естественной пористой структуре кожуры помело трибоэлектрические устройства на ее основе могут быть очень чувствительны к силе и частоте силы. Это вдохновило нас на разработку сенсорных устройств, которые можно прикрепить к телу человека для биомеханического мониторинга", — добавил И-Чэн Ван.

В свою очередь американский инженер на пенсии Дэн Кэрис разработал и запатентовал генератор под названием Carismatic, который производит электроэнергию, перерабатывая пластиковые отходы.