Трибоелектричні наногенератори (ТЕНГ) – це розумні маленькі пристрої. Вони перетворюють тертя на електрику. Ви треті два предмети один про одного — наприклад, повітряна кулька і вовняний светр — і відбувається перенесення заряду. Статична електрика зустрічається з енергомережею.
Сама концепція не нова. Бенджамін Франклін грав зі статичними машинами сторіччя тому. Але чи сучасний ТЕНГ? Він належить до 2012 року. Цунь Лінь Ван та його команда змінили правила гри. Вони використовували тонкий діелектричний шар для заряду індукції за допомогою електростатичної індукції. Позитивний електрод. Негативний електрод. Струм тече. Лампочки спалахують.
Чому їх так люблять?
– Вони дешеві.
– Прості у виготовленні.
– Ефективніше п’єзоелектриків та термоелектриків на низьких частотах.
– мають більш високу вихідну потужність для своїх габаритів.
Нині весь світ хоче їх використати. Не для харчування цілих міст, а для локальних завдань. Низькоспоживаючі датчики. Саможивні пристрої, що носяться. Не потрібно міняти батареї. Просто ходіть, трохи побігайте, дозвольте тертю зробити свою роботу.
«Мені здавалося… що у ТЕНГів, що з’являються, було багато заворожливих аспектів трибології».
Професор Деніел Малвіліл приєднався до досліджень у 2017 році не тільки тому, що технологія була крутою. Це було з його бекграундом. Він вивчає тертя поверхонь поверхні. Трибологію. І він побачив бардак.
До 2020 року він отримав фінансування від EPSRC на п’ятирічний проект. Назва? Щось довге для «Текстильні тканини наступного покоління з автономною енергетикою». Партнерами виступили Heriot-Watt та Atlantic Technological University. Вони хотіли запровадити ці генератори в одяг. Уявіть собі кардіостимулятор. монітори серцевої діяльності. Фітнес-трекери, які ніколи не розряджаються. Все це харчується від найпростіших дій: дихання, ходьби, самого факту існування.
Ось у чому проблема.
Усі намагаються зробити ТЕНГи краще. Наука про матеріали бурхливо розвивається. Електронні інновації летять уперед. Але ніхто не може домовитись про те, як їх тестувати.
Тестування – це хаос.
Якщо лабораторія А ідеально тестує поверхневу обробку, вони отримують відмінні результати. Лабораторія Б проводить ту саму обробку, але зрушує поверхню на міліметр? Електрична потужність знижується до нуля. Раптом матеріал виглядає жахливим. Але він не страшний. Просто тест було проведено неправильно.
Змінні всюди.
– Шорсткість поверхні.
– контактний тиск.
– Температура.
– Вологість.
– Вирівнювання.
Незначні зміни знищують сумісність даних. Без стандартних посібників стаття з Глазго нічого не означає в порівнянні з однією з Пекіна. Наука постає дома. Ви не можете порівняти яблука з апельсинами, навіть якщо не знаєте, в якому кошику лежать апельсини.
Нова стаття Малвіллла, звичайно, з відкритим доступом, намагається це виправити. Вона слугує керівництвом. Ранні тести були грубими, по суті це було «кидання речей у стіну» і спостереження, чи прилипне електрика. Ця стаття збирає найкращі сучасні практики.
Вона пояснює фізику кожного чинника. Детально описує, як середовище вбиває чи посилює вихідну потужність. Пропонує способи зниження помилок. По суті, це путівник, як не обманювати самого себе.
«Найзахопливішою частиною… було поєднання нашого власного досвіду… з дивовижними спостереженнями, розкиданими з літератури».
Ідеться про зведення хаосу в один довідник. Точні тести потребують точного контролю. Крапка.
Головне прохання? Стандарти. Справжні, суворі, міжнародні стандарти.
Малвілл хоче, щоб Міжнародна організація зі стандартизації (ІSO) втрутилася. Створити Комітет експертів. Написати правила. Тому що дослідникам потрібно знати, коли результат є реальним, а не є просто артефактом поганої експериментальної постановки.
Це має сенс. Або має мати. Технологія розвивається дуже швидко у тому, щоб традиційні знання могли утримувати планку. Комусь треба провести межі. Чи послухають когось? Час покаже.
