Ученые Южного федерального университета получили материал с уникальными свойствами, который генерирует энергию в десять тысяч раз эффективнее существующих аналогов.Теперь мобильный телефон можно зарядить от устройства размером со спичечный коробок без розетки, так как чудо-коробок умеет превращать в ток шаги человека. И это самое простое применение нового материала.
О пьезоэлектриках в мире химиков и физиков давно говорят как о чудо-материале. Пьезоэффект известен уже два столетия, он был открыт братьями Кюри в кристаллах кварца. Если сдавить такой кристалл, то в нем появляются электрические заряды, значит, с него можно "снимать" ток. Оказывается, совсем не обязательно крутить турбину, жечь уголь или расщеплять атом, чтобы получить электричество. Потом выяснилось, что такими свойствами обладает не только кварц. Кстати, верно и обратное: воздействие электрического поля вызывает в этих веществах механическую деформацию.
Сегодня химики получают пьезоэлементы искусственно - "пекут" их в специальных печках и изучают то, что получилось. В Ростове этим занимаются уже 60 лет, да и во всем мире пьезоэлектрикам уделяют огромное внимание. Однако при столь удивительных характеристиках внедрить их на практике получилось не сразу. Либо слишком дорогими получались устройства, в которых применялись эти вещества, либо их эффективность оставляла желать лучшего.
Впрочем, кое-где ученые все-таки встроили пьезоэлементы - например, при работе зажигалки. Есть и более масштабные проекты. По словам ростовских химиков, в Израиле сейчас полным ходом идут такие работы, в которых участвуют и наши земляки. Под асфальт дороги в Хайфу уложены кирпичики из пьезокерамики размером сорок на пятьдесят сантиметров. Автомобили создают вибрацию, и они генерируют энергию, которая накапливается в аккумуляторах. На одном километре пути при среднем потоке машин возникает напряжение 200 кВт/ч. Правда, хватает его только на то, чтобы удовлетворить 20 процентов от существующей потребности. Так что пока эта технология демонстрирует не столько практичность, сколько экологичность, ведь энергию получают без всякого ущерба окружающей среде.
И вот прорыв - в ЮФУ "испекли" пьезокерамику, которая превращает механическую энергию в электричество в 10 тысяч раз эффективнее аналогов.
- Мы не исключаем современные методы добычи и получения энергии, мы даем совершенно новые возможности, - говорит сотрудник Южного федерального университета Вячеслав Брайцев. - Наши элементы еще и на 1000 процентов долговечнее, чем их предшественники. Секрет в особых составляющих и в режиме спекания, точность которого достигает сотых долей градуса.
Причем, ростовской керамике необходимо лишь небольшое давление, тогда как для других нужны тонны.
- Вы попадали в ситуацию, когда на экране девайса возникало сообщение: "низкий заряд батареи, выключение через 10 минут", а розетки рядом не было? Решение этой мелкой, но очень неприятной проблемы уже есть, - утверждает Брайцев. - Представьте устройство размером с пачку сигарет, находящееся под рукой - в кармане, сумке. За день вы, минимум, ходите 30 минут, это около 1800 шагов, то есть производите именно столько колебаний. Этого достаточно для зарядки, и вы не будете привязаны к розетке.
Это самый элементарный вариант использования технологии, который возможен уже сегодня. Перспективы у изобретения безграничны. Везде, где есть вибрация, а она повсюду, ростовская пьезокерамика способна дать огромный эффект. Уложив ее под взлетно-посадочную полосу в аэропорту, можно будет получать достаточно много энергии. Надо только научиться распределять давление, но это не такая уж сложная задача.
Свое применение ростовские пьезоэлементы должны найти в машинах, где работают двигатели, в супермаркетах, где большой поток людей. Можно зарыть такой кирпичик в землю и снимать с него ток для освещения дома. Даже море, которое у большинства ассоциируется только с прекрасным отдыхом, ученые собираются поставить на службу энергетике - ток будут вырабатывать волны, ведь это тоже не что иное, как колебания.
- Что случилось с устройством, которое мы придумали для зарядки смартфона от шагов?
- Я забыл чертеж в кафешке и всем было лень возвращаться за ним. (с) "Теория большого взрыва"
Сейчас, сейчас
О пьезоэлектриках в мире химиков и физиков давно говорят как о чудо-материале. Пьезоэффект известен уже два столетия, он был открыт братьями Кюри в кристаллах кварца. Если сдавить такой кристалл, то в нем появляются электрические заряды, значит, с него можно "снимать" ток. Оказывается, совсем не обязательно крутить турбину, жечь уголь или расщеплять атом, чтобы получить электричество. Потом выяснилось, что такими свойствами обладает не только кварц. Кстати, верно и обратное: воздействие электрического поля вызывает в этих веществах механическую деформацию.
Сегодня химики получают пьезоэлементы искусственно - "пекут" их в специальных печках и изучают то, что получилось. В Ростове этим занимаются уже 60 лет, да и во всем мире пьезоэлектрикам уделяют огромное внимание. Однако при столь удивительных характеристиках внедрить их на практике получилось не сразу. Либо слишком дорогими получались устройства, в которых применялись эти вещества, либо их эффективность оставляла желать лучшего.
Впрочем, кое-где ученые все-таки встроили пьезоэлементы - например, при работе зажигалки. Есть и более масштабные проекты. По словам ростовских химиков, в Израиле сейчас полным ходом идут такие работы, в которых участвуют и наши земляки. Под асфальт дороги в Хайфу уложены кирпичики из пьезокерамики размером сорок на пятьдесят сантиметров. Автомобили создают вибрацию, и они генерируют энергию, которая накапливается в аккумуляторах. На одном километре пути при среднем потоке машин возникает напряжение 200 кВт/ч. Правда, хватает его только на то, чтобы удовлетворить 20 процентов от существующей потребности. Так что пока эта технология демонстрирует не столько практичность, сколько экологичность, ведь энергию получают без всякого ущерба окружающей среде.
И вот прорыв - в ЮФУ "испекли" пьезокерамику, которая превращает механическую энергию в электричество в 10 тысяч раз эффективнее аналогов.
- Мы не исключаем современные методы добычи и получения энергии, мы даем совершенно новые возможности, - говорит сотрудник Южного федерального университета Вячеслав Брайцев. - Наши элементы еще и на 1000 процентов долговечнее, чем их предшественники. Секрет в особых составляющих и в режиме спекания, точность которого достигает сотых долей градуса.
Причем, ростовской керамике необходимо лишь небольшое давление, тогда как для других нужны тонны.
- Вы попадали в ситуацию, когда на экране девайса возникало сообщение: "низкий заряд батареи, выключение через 10 минут", а розетки рядом не было? Решение этой мелкой, но очень неприятной проблемы уже есть, - утверждает Брайцев. - Представьте устройство размером с пачку сигарет, находящееся под рукой - в кармане, сумке. За день вы, минимум, ходите 30 минут, это около 1800 шагов, то есть производите именно столько колебаний. Этого достаточно для зарядки, и вы не будете привязаны к розетке.
Это самый элементарный вариант использования технологии, который возможен уже сегодня. Перспективы у изобретения безграничны. Везде, где есть вибрация, а она повсюду, ростовская пьезокерамика способна дать огромный эффект. Уложив ее под взлетно-посадочную полосу в аэропорту, можно будет получать достаточно много энергии. Надо только научиться распределять давление, но это не такая уж сложная задача.
Свое применение ростовские пьезоэлементы должны найти в машинах, где работают двигатели, в супермаркетах, где большой поток людей. Можно зарыть такой кирпичик в землю и снимать с него ток для освещения дома. Даже море, которое у большинства ассоциируется только с прекрасным отдыхом, ученые собираются поставить на службу энергетике - ток будут вырабатывать волны, ведь это тоже не что иное, как колебания.