עבור מרבית האנשים חשמל סטטי הוא מטרד כואב קלות. עם זאת, מהנדסים בשנים האחרונות פועלים לרתום את התופעה האקראית לכאורה הזו לייצור כמויות קטנות של חשמל בזול ובקלות.
רוב החשמל הסטטי הוא תוצר של "האפקט הטריאו-אלקטרי", שקורה כששני חומרים באים במגע וסוחרים ביניהם אלקטרונים. כאשר החומרים נפרדים זה מזה, יש נטייה לחוסר איזון של אלקטרונים שנשארו, כאשר חלק מהאטומים של החומרים צוברים אלקטרונים נוספים מאשר אחרים.
חוסר איזון זה יוצר מטען חשמלי על החומרים, ואטומי החומרים רוצים לחזור למטען ניטרלי פירושו שנולד חשמל. ההלם שמתקבל כשנוגעים ליד ידית לאחר שעבר על שטיח בפלאש הוא האטומים של גופך המפרקים את האלקטרונים הנוספים שאספו מהשטיח כך שיוכלו לחזור למטען ניטרלי.
Triboelectricity לא ניתנת לחיזוי, אך מהנדסים בשנים האחרונות יצרו דרכים חדשניות לתפוס את הפוטנציאל שלה, החל מאלקטרודות בצמיגי מכוניות וכלה בלוחות עץ היוצרים סטטיים בעת ההליכה. אחד החלוצים בתחום זה היה מהנדס מכון הטכנולוגיה של ג'ורג'יה ג'ונג לונג וואנג, שיצר גנרטורים טריבולואלקטריים ממגוון רחב של חומרים, כולל פולימרים דקים במיוחד שיכולים לשמש כמסכי מגע, בדים ואפילו בקבוקי סודה ממוחזרים.
"אתה יכול להשתמש כמעט בכל חומר למטרה זו, " אומר וואנג. ליצירה הטריאו-אלקטרונית האחרונה שלו, וונג שלח לחומר שמעטים היו קשורים לחשמל בכלל - נייר. בילדותו, וואנג אומר שהוא שיחק עם יצירות מורכבות שנעשו מחיתוך וקיפול נייר. האמנות המזרח אסייתית הזו, שתחילתה אלפי שנים, נקראת "קיריגאמי", ומתורגמת ל"נייר חתוך "(היא קשורה קשר הדוק ל"אוריגמי" המפורסם יותר, שפירושו קיפול נייר).
"זה כנראה החומר הזול ביותר [אפשרי], " אומר וואנג מדוע בחר בנייר, "וזה חומר מתכלה ובטוח שאנו משתמשים בו כל יום."
וואנג וצוותו חתכו נייר זכוכית למלבנים בעזרת לייזרים וכיסו אותם בשכבות דקות של זהב וחומרים מוליכים אחרים. אחר כך הרכיבו את המלבנים לצורות מעוין תלת ממדיות. מעוין אלה שיכולים להיכנס לכף היד ולהתקפל לאחסון בארנק או בכיס, מייצרים חשמל כשאדם לוחץ עליהם באצבעותיו. זה מביא את הרבדים המוליכים למגע זה עם זה, ובונים את חוסר האיזון של אלקטרונים הגורם לטעינה סטטית. סחיטה חוזרת ונשנית על מכשיר הנייר למשך מספר דקות יכולה ליצור אנרגיה של כ -1 וולט, וזה מספיק כדי לטעון שעון או שלט רחוק אלחוטי או אפילו מכשיר רפואי קטן למשך מספר דקות במקרה חירום, אומר וואנג.
השימוש של וואנג במבנה סריג חתוך בתוך הרחם היה "גישה חכמה להגדלת שטח הפנים לייצור טריבואלקטרי", אומר המהנדס מאוניברסיטת מישיגן, מקס שטיין, שהשתמש בקיריגמי כדי ליצור לוחות סולאריים תלת מימדיים שיכולים לתפוס יותר אור כמו השמש נעה בשמיים. מהנדס החשמל של אוניברסיטת קולומביה, ג'ון קימיסיס, שכמו שטיין לא היה מעורב במחקר זה, זכה גם לשבחים על "העיצוב החכם של וואנג לייצור אנרגיה משולב ומבנה אחסון".
וואנג, שיש לו פטנט על המכשיר הזה, מקווה לראות את התפתחותו בעוד מספר שנים כדי להימכר פוטנציאלית כמטען חד פעמי לא יקר או, וחשוב מכך, ככלי ללמד ילדים כיצד עובד חשמל.
"הם יכולים לייצר כוח ולהדליק אורות", אומר וואנג על הפוטנציאל. "כל הדברים הטובים האלה שהם יכולים לעשות עם מבנה פשוט."
מטען הנייר מתואר בגיליון האחרון של כתב העת ACS Nano.
