Badania wskazują, że człowiek - dla utrzymania kondycji i zdrowia - powinien dziennie zrobić przynajmniej 7-8 tys. kroków. Ale tak jak samochód potrzebuje paliwa, a smartfon naładowanej baterii, tak i nam niezbędna jest energia, byśmy mogli działać. A ponieważ cały czas spalamy nasze paliwo (kalorie), musimy je nieustannie uzupełniać, np. jedząc obiad czy przekąski (niektórym podobnież wystarcza tylko kawa). A skoro działamy na podobnych zasadach jak maszyny, to i nasze ciało - a dokładniej jego ruch - można wykorzystać do produkcji energii. A co, gdybyśmy mogli ją magazynować i wykorzystywać np. do zasilania urządzeń elektronicznych?
Reklama
To pytanie zadali sobie naukowcy z toruńskiego Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, krakowskiego Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki (oba należące do Sieci Badawczej Łukasiewicz) oraz Wydziału Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Opracowali oni polimerowe folie kompozytowe o właściwościach piezoelektrycznych, wykorzystujących zjawisko generowania ładunków elektrycznych na ich powierzchni pod wpływem naprężeń mechanicznych.
Sposób, w jaki tworzy się unikatową folię, jest skomplikowany. W olbrzymim skrócie: najpierw trzeba zmieszać polimery w postaci granulatu z wypełniaczem mineralnym, stopić i ponownie zgranulować. Następnie materiał poddać dalszej obróbce, by nadać mu formę folii. Zaś na końcu odpowiednio go spolaryzować, by uzyskać właściwości piezoelektryczne. Dla zwykłego zjadacza chleba bardziej interesujące będzie zastosowanie folii. Można dzięki niej pozyskiwać energię nie tylko z chodzenia, lecz także z siły wiatru czy przepływu wody. A także z mniej oczywistych źródeł, jak chociażby drgań różnego rodzaju urządzeń, np. ruchu kół w samochodzie.
Ale w jaki sposób folia może naładować urządzenie elektroniczne? - Materiał umieszczony między elektrodami pod wpływem odkształcania, np. nacisku, generuje sygnał elektryczny. Najprostszym przykładem wykorzystania tego zjawiska byłoby umieszczenie naszej folii pomiędzy nadrukowanymi na niej elektrodami i schowanie jej we wkładce do obuwia - opowiada nam dr inż. Ewa Klimiec z Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki. Chodząc (obrazowo: depcząc folię z podłączonymi elektrodami), moglibyśmy ładować chociażby urządzenia działające w standardzie bluetooth, jak i detektory lawinowe czy sygnalizatory SOS stosowane w budownictwie czy górnictwie. Albo detektory ruchu dla osób starszych, które oceniają sprawność ruchową przez ilość wydzielonej energii w czasie chodzenia. Ewentualnie czujniki wykrywające, że ktoś chodzi po określonych pomieszczeniach (niczym w skarbcach z filmów szpiegowskich). - Wynalazek jest tak czuły, że może nawet być stosowany w medycynie, np. jako pulsometr lub ciśnieniomierz - wskazuje Klimiec. Co ważne, uzyskaną energię można gromadzić w superkondensatorach o bardzo dużej trwałości - pozwalających nawet na pół miliona cykli pracy.
Na rynku istnieje folia o podobnych właściwościach - to polifluorek winylidenu (PVDF). Jest ona bardzo droga i trudno ją stosować w czujnikach nacisku powszechnego zastosowania. Wynalazek rodzimych naukowców jest równie dobry i tak samo jak folia PVDF nie kruszy się, ma dobre właściwości mechaniczne, wykazuje stabilność elektryczną, termiczną oraz fotochemiczną, a przy tym jest znacznie tańszy w produkcji - folię można wytwarzać z surowców szeroko dostępnych na rynku. Ponadto jest ona lekka i elastyczna, dzięki czemu może przybierać praktycznie kształty i różną wielkość powierzchni. - Uzyskaliśmy już prawa ochronne na wynalazek. Teraz badamy różne zastosowania folii i poszukujemy firm zainteresowanych jej wykorzystaniem - konkluduje dr inż. Ewa Klimiec. ©℗
Reklama

Eureka! DGP

Trwa dziewiąta edycja konkursu „Eureka! DGP - odkrywamy polskie wynalazki”. Do udziału zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Od dziś do czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi na specjalnej gali pod koniec czerwca, zaś podsumowanie cyklu ukaże się w Magazynie DGP. Główną nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki - firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR PL SA (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora. Strona internetowa konkursu: eureka.dziennik.pl