בפעם הבאה שאתה רץ בשדה תעופה כדי לתפוס את המטוס שלך או להנפץ מהלך על רחבת הריקודים, אתה יכול גם לייצר אנרגיה נקייה וירוקה. לפחות זו התקווה של שודונג וואנג וצוות החוקרים שלו מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון.
המהנדסים המציאו סוג חדש של ריצוף העשוי מחומרים בני קיימא שממיר צעדים לאנרגיה שמישה. והחלק הטוב ביותר הוא שזה עשוי מחומר פסולת נפוץ: עיסת עץ.
עם עלייה צפויה במחירי הנפט ממש מעבר לפינה, מציאת מקורות אנרגיה חדשים - אנרגיה ירוקה - חיונית. אמנם נראה כי השמש נדבקת, כאשר קיבולת השמש של ארה"ב גדלה ב -43 אחוזים בכל שנה וחידושים אחרים כמו טקסטיל סולארי המרוחק כמה חודשים משוק, עדיין יש צורך לחשוב מחוץ לתיבת החלונות שטופת השמש.
היכנסו לוואנג וצוות המחקר שלו.
"זהו מקור אנרגיה שונה לחלוטין", אומר וואנג, פרופסור חבר למדעי חומרים והנדסה באוניברסיטת UW-M. המחקר נערך על ידי וואנג, סטודנטו לתואר שני, צ'ונהואה יאו, ועוד כמה אחרים, ופורסם בננו אנרגיה בספטמבר הקרוב. "השמש מגיע מהשמש, ואנרגיה מסוג זה באה מאנשים שהולכים או באופניים העוברים לידם. וזה רתום אחרת לגמרי. "
יש לו גם אזורי יישום שונים לחלוטין מאשר סולאריים מכיוון שזה לא תלוי בשמי שמש כדי לעבוד; כל מה שצריך זה כמה אנשים שיעברו את זה. הריצוף של וואנג מייצר אנרגיה באמצעות רטט, המכונה טריבואלקטריות.
"אנו משתמשים בלוח קציר אנרגיה טריבו-אלקטרי העשוי מסיבי תאית המטופלים כימית כדי למשוך אלקטרונים", אומר וואנג, שמודה כי לא ניתן לפרסם את הפרטים הכימיים עד לסיום תהליך בדיקת הפטנטים.
החוקרים טיפלו באופן כימי בננו-סיבי עיסת העץ שהריצוף מיוצר משני חומרים טעונים שונים, כך שכשמישהו הולך על הרצפה, הסיבים האלה מתקשרים זה בזה, בדומה לחשמל סטטי. האלקטרונים המשתחררים על ידי רטט זה נלכדים אז על ידי קבל המחובר לריצוף והאנרגיה נשמרת לשימוש מאוחר יותר. חבר סוללה או התקן אחר לקבל, וניתן להשתמש באנרגיה.
ננו-סיבי עיסת העץ בריצוף מטופלים כימית בשני חומרים טעונים באופן שונה, כך שכשמישהו צועד על הרצפה, הסיבים הללו מתקשרים זה עם זה. (סטפני פרקורורט / אוניברסיטת UW מדיסון להנדסה) וואנג מאמין שהריצוף שלו יכול להיות הדבר הגדול הבא לבנייה ירוקה, מכיוון שמדובר במקור אנרגיה מתחדשת זולה המשתמשת בחומרים הניתנים למחזור. התקנת ריצוף מסוג זה אפשרית בהרבה בהשוואה למקביליהם היקרים יותר, כמו לוחות סולאריים, בגלל השימוש בעיסת עץ בת קיימא ושופעת.
וואנג אומר שאפשר להציב אותו באזורים עם רמות תנועה גבוהות ברגל כמו שדות תעופה, אצטדיוני ספורט או קניונים. למעשה, וואנג מקווה שהריצוף הטריאו-אלקטרי יתרחב מעבר לשימוש מסחרי ויחדור לבתים כריצוף שיכול להטעין אורות ומכשירים. המוצר הסופי ייראה דומה לרצפות העץ שכבר הותקנו במיליוני בתים.
הרעיון הוא בסופו של דבר להשתמש בתכנון חדשני זה כדי ללכוד "אנרגיה בצד הדרך". עם זאת, העיצוב של וואנג אינו דומה לטכנולוגיה הנוכחית שכבר השתמשה בסוג זה של קציר - חומרים פיוזואלקטריים מבוססי קרמיקה - ולדברי וואנג, "עיסת העץ. עשוי להיות פגיע יותר לתנאים הקשים ", כלומר, יהיה צורך בממשק או אריזה טובים יותר כדי לעבוד כתחליף לאספלט.
כמו כל סוג של טכנולוגיה חדשה, יהיו מגבלות ראשוניות.
"האתגר הגדול ביותר לאנרגיה טריבואלקטרית הוא אי-הקונבנציונליות שלה", אומר אריק ג'ונסון, העורך הראשי של כתב העת Journal of Impact Assessment Review . "כדי להצליח זה צריך השקעה. משקיעים אוהבים היכרות, אם לא וודאות - משהו שהם יודעים. "
ג'ונסון מציין שלרבים מהטכנולוגיות המיינסטרים הנוכחיות היו מכשולים דומים לקפוץ. השמש, למשל, פעם שהיה מושג שקשה לבליעה, שולט כעת ממש בשוק האנרגיה המתחדשת.
בלי קשר, מכיוון שתעשיית האנרגיה האלטרנטיבית ממשיכה לעשות צעדים גדולים בשוק, ג'ונסון אומר כי ההחלטה להתקדם עם רבים מחידושים אלה בדרך כלל תלויה פחות בטכנולוגיה בפועל ויותר בכלכלה ובבטיחות הנתפסת.
אז, וואנג וצוותו צריכים קודם לבנות אב-טיפוס לבדיקת הריצוף בקנה מידה גדול יותר.
"כרגע הקטע הקטן שאנחנו בודקים במעבדה שלנו הוא בערך ארבעה סנטימטרים רבועים ויכול לייצר מילי וואט כוח אחד", אומר וואנג. הצוות ביצע חישוב פשוט לשטח רצפה בגובה של מטר וחצי, המכוסה בריצוף הטריאו-אלקטרי שלהם. בהנחה שממוצע 10 אנשים טיילו על האזור וכל אדם עשה שני צעדים בכל שנייה, תפוקת האנרגיה הכוללת תהיה בערך 2 ג'ול לשנייה. אם לומר זאת אחרת, וואנג אומר שכמות האנרגיה המופקת תשווה לכ- 30 אחוז מהסוללה של אייפון 6.
"מכיוון שזו גישה כה חסכונית מכיוון שהיא משתמשת בחומרים ממוחזרים, " אומר וואנג, "אנו מנסים להפוך אותה לפאנלים רצפתיים גדולים כדי להתקין אותה במקום תנועה גבוה כדי לבדוק באמת כמה כוח ניתן לייצר."
הם עובדים עם מעבדת מוצרי יער של מדיסון, שהיא המעבדה הפדרלית היחידה שמוקדשת למחקר מוצרי יער ומשמשת בעיקר את שירות היערות האמריקני. המעבדה מספקת לא רק את סיבי עיסת העץ אלא גם עוזרת לצוות ליצור אב-טיפוס גדול יותר.
למרבה המזל, וואנג יכול לבחור אזור תנועה גבוה בקמפוס של UW-M כדי לבדוק זאת. עם יותר מ 43, 000 סטודנטים בקמפוס בכל נתון, אב הטיפוס שלו בוודאי יזכה לאימון מרכזי.
