UCLA araştırmacıları ve meslektaşları; yağan kardan elektrik üreten yeni bir cihaz tasarladı. Türünün ilk örneği olan bu cihaz, plastik bir levha gibi ucuz, küçük, ince ve esnektir.
UCLA’dan Dr. Myung Ki Hong Endowed Materials Innovation Başkanı Richard Kaner: “Cihaz uzak alanlarda çalışabilir. Çünkü kendi gücünü sağlar ve pillere ihtiyaç duymaz. Bu akıllı bir cihaz; ne kadar kar yağdığını, karın yağdığı yönü, rüzgârın yönünü ve hızını söyleyebilen bir hava durumu istasyonudur.”
Araştırmacılar; bu cihaza kar tabanlı bir triboelektrik nanogenerator* veya kar TENG diyorlar. Statik elektrik yoluyla yük üreten bir triboelektrik nanogenerator, elektron değişimlerinden enerji üretiyor.
California NanoSystems Enstitüsü Üyesi ve UCLA Kimya ve Biyokimya Profesörü ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü Kaner: “Statik elektrik, elektronları yakalayan bir malzemenin elektronu tutan diğerinin etkileşiminden kaynaklanmaktadır.”
Kar pozitif olarak yüklenir ve elektronlardan ayrılır. Silikon-karbon, hidrojen ve diğer elementlerle birlikte silikon-atomlarından ve oksijen atomlarından oluşan sentetik kauçuk benzeri bir malzeme; negatif olarak yüklenmiştir. Yağan kar, silikon yüzeyine temas ettiğinde, cihazın yakaladığı ve elektrik çıkaran bir yük oluşturur.
UCLA Kimya ve Biyokimya Araştırmacısı Maher El-Kady: “Kar zaten yüklü, bu yüzden neden ters yük ile başka bir malzeme getirip elektrik üretmek için yükü çıkarmıyoruz?
Kar elektronlardan ayrılmayı seviyor olsa da; cihazın performansı diğer elektronların, bu elektronların çıkarılmasındaki verimliliğine bağlıdır. Alüminyum folyo ve Teflon gibi çok sayıda malzemeyi test ettikten sonra, silikonun diğer tüm malzemelerden daha fazla şarj ürettiğini gördük.”
El-Kadi, Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 30’unun her kış karla kaplı olduğunu ve bu sırada güneş panellerinin sık sık çalışamadığını belirtti. Kar birikimi; güneş paneline ulaşan güneş ışığının miktarını azaltır, panellerin güç çıkışını sınırlar ve daha az etkili hale getirir. Yeni cihazın kar yağdığında sürekli bir güç kaynağı sağlamak için güneş panellerine entegre edilebileceğini söyledi.
Kaner; cihazın koşma, yürüme veya atlamada bir sporcunun performansını daha kesin olarak değerlendirmek, iyileştirmek ve kayak gibi kış sporlarını izlemek için kullanılabileceğini söyledi. Ayrıca, kros kayağında kullanılan ve akıllı bir saatle tespit edilemeyen ana hareket kalıplarını belirleme potansiyeline de sahiptir. Sporcuları ve performanslarını takip etmek için yeni nesil kendinden destekli giyilebilir cihazlar kullanmaya başlayabilir.
Ayrıca bir kişinin hareket edip etmediğini belirten sinyaller gönderebilir. Bir insanın ne zaman yürüdüğünü, koştuğunu veya zıpladığını söyleyebilir.
Araştırma ekibi; şarjı yakalamak amacıyla bir silikon tabakası ve bir elektrot içeren cihazı tasarlamak için 3D baskı kullandı. Kaner ve ekibi; “imalat kolaylığı ve silikon mevcudiyeti” göz önüne alındığında, cihazın düşük maliyetle üretilebileceğine inanıyor. Silikon; endüstride, yağlayıcılar, elektrik teli yalıtımı ve biyomedikal implantlar gibi ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve şimdi enerji hasadı için potansiyele sahiptir.
Cihazla ilgili bulgular Nano Energy Dergisi’nde yayınlandı.
*Bir Nanogenerator, küçük ölçekli fiziksel değişim tarafından üretilen mekanik / termal enerjiyi elektriğe dönüştüren bir teknoloji türüdür. Bir Nanogenerator, üç tipik yaklaşıma sahiptir: Piezoelektrik, triboelektrik ve piroelektrik nanogeneratorler.
