Tribo-elektrische nanogeneratoren – TENG’s – zijn slimme kleine apparaatjes. Ze persen elektriciteit uit wrijving. Je wrijft twee dingen samen, misschien een ballon en een wollen trui, en laadt de overdracht op. Statische hechting ontmoet elektriciteitsnet.
Het concept is niet nieuw. Benjamin Franklin speelde eeuwen geleden met statische machines. Maar de moderne TENG? Dat hoort bij 2012. Zong Lin Wang en zijn team hebben het spel veranderd. Ze gebruikten een dunne diëlektrische laag om lading te induceren via elektrostatische inductie. Positieve elektrode. Negatieve elektrode. Stroom stroomt. Lichten knipperen.
Waarom houden mensen van hen?
– Ze zijn goedkoop.
– Eenvoudig te bouwen.
– Beter dan piëzo-elektrische of thermo-elektrische systemen bij lage frequenties.
– Hoger vermogen voor wat ze zijn.
Nu wil de wereld ze. Niet voor het van stroom voorzien van steden, maar voor lokale trucs. Sensoren met laag vermogen. Wearables die zichzelf van stroom voorzien. Geen batterijwissel nodig. Loop gewoon rond, ren een beetje, laat de wrijving het werk doen.
“Het leek mij… dat de opkomende TENG’s veel fascinerende tribologie hadden.”
Prof. Daniel Mulvihill raakte er in 2017 bij betrokken, niet alleen omdat de technologie cool was. Het was zijn achtergrond. Hij bestudeert oppervlakken die tegen oppervlakken wrijven. Tribologie. Hij zag de rommel.
In 2020 kreeg hij financiering van de EPSRC voor een vijfjarig project. Titel? Iets lang over Next Generation Energy Autonomous Textile Fabrics. Partners waren onder meer Heriot-Watt en Atlantic Technological University. Ze wilden deze generatoren in kleding stoppen. Denk aan pacemakers. Hartmonitoren. Fitnesstrackers die nooit sterven. Allemaal aangedreven door de simpele handeling van ademen, lopen, bestaan.
Hier is het probleem.
Iedereen probeert TENG’s beter te maken. De materiaalwetenschap explodeert. Elektronische innovaties vliegen voorbij. Maar niemand is het eens over hoe ze moeten worden getest.
Testen is een puinhoop.
Als Lab A een oppervlaktebehandeling perfect test, behalen ze mooie resultaten. Lab B doet dezelfde behandeling, maar lijnt het oppervlak een millimeter verkeerd uit? Het elektrische vermogen daalt tot niets. Plots ziet het materiaal er verschrikkelijk uit. Maar het is niet verschrikkelijk. De test was gewoon fout.
Variabelen overal.
– Oppervlakteruwheid.
– Contactdruk.
– Temperatuur.
– Vochtigheid.
– Uitlijning.
Subtiele veranderingen vernietigen de vergelijkbaarheid van gegevens. Zonder standaardrichtlijnen betekent een artikel uit Glasgow niets vergeleken met een artikel uit Beijing. De wetenschap stokt. Je kunt geen appels met peren vergelijken als je niet eens weet in welke mand de sinaasappels zitten.
Het nieuwe artikel van Mulvihill – uiteraard volledig open access – probeert dit op te lossen. Het dient als handleiding. De eerste tests waren grof, waarbij je in feite dingen tegen een muur gooide en keek of de elektriciteit bleef hangen. Dit artikel verzamelt de beste moderne praktijken.
Het verklaart de fysica achter elke factor. Het beschrijft hoe de omgeving de productie doodt of verhoogt. Het biedt manieren om fouten te beperken. Kortom, een draaiboek om niet tegen jezelf te liegen.
“Het meest opwindende deel… was het samenbrengen van onze eigen ervaringen… met fascinerende observaties verspreid over de literatuur.”
Het gaat erom de chaos in één referentie samen te brengen. Nauwkeurige tests vereisen nauwkeurige controles. Periode.
De echte vraag? Normen. Echte, harde, internationale normen.
Mulvihill wil dat de Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) ingrijpt. Stel een commissie van deskundigen in. Schrijf de regels. Omdat onderzoekers moeten weten wanneer een resultaat reëel is, en niet slechts een artefact van slecht experimenteel ontwerp.
Het is logisch. Of zou dat moeten. De technologie ontwikkelt zich te snel om tribale kennis de grens te laten behouden. Iemand moet de grenzen trekken. Zal iemand luisteren? We zullen zien.
