Гибкая электроника: технологии есть, питания нет
Носимая и гибкая электроника стремительно развивается. Сегодня можно создать растягивающийся датчик, тонкий как бумага, или транзистор, изгибающийся вместе с телом. Однако существует одно серьёзное препятствие — автономное питание. Батареи остаются громоздкими и хрупкими, а гибкие аналоги страдают от низкой емкости, нестабильности и ограниченного ресурса.
Технологии сбора энергии — тепло, трение, движение — кажутся логичным решением, но на практике их эффективность пока ограничена. Большинство трибоэлектрических наногенераторов (TENG) вырабатывают крошечное количество энергии и не выдерживают повседневных условий эксплуатации.
Скотч как источник энергии
Команда под руководством доктора Ган Ванга и доктора Мунхёна разработала TENG, в котором используется обычный односторонний канцелярский скотч и вибрационная пластина. Ключевую роль играет взаимодействие между полипропиленовой подложкой и акриловым клеем, создающее локальные электрические поля за счёт эффектов Ван-дер-Ваальса. Толстый клеевой слой усиливает контакт и увеличивает плотность заряда.
В новой конструкции удалось добиться стабильной выработки энергии: при частоте 40 Гц двухслойная система выдает до 45 мВт, а при многослойной конфигурации — до 53 мВт. Устройство продолжает работать на частотах до 300 Гц, что значительно превосходит показатели предыдущих прототипов, ограниченных диапазоном до 10 Гц.
От прототипа к реальному применению
Разработка была протестирована в реальных условиях. Генератор успешно запитал акустический сенсор, носимый биосенсор для регистрации движений, лазерную указку (650 нм) и более 350 светодиодов. Система работала стабильно при различных сопротивлениях нагрузки от 2 МОм до 40 МОм и не требовала внешнего питания.
Важной особенностью является конструкция, исключающая прямой контакт с кожей. Это повышает надёжность в биомедицинских приложениях и предотвращает деградацию компонентов из-за пота. В тестах генератор был размещён между тканевыми слоями на предплечье и точно фиксировал движения без потери сигнала.
Простой материал с высоким потенциалом
В отличие от сложных лабораторных решений, эта система дешева, проста в производстве и эффективна. Использование стандартного одностороннего скотча исключает необходимость в дорогих материалах, а отсутствие двигателя или батареи снижает себестоимость. Это делает разработку перспективной для низковольтных носимых устройств и умной одежды.
Материалы будущего — рядом
История со скотчем — не просто курьёз. Это напоминание, что научные прорывы могут рождаться из самых простых вещей. Как когда-то графен был извлечён из графита при помощи скотча, так и сейчас тот же скотч становится источником энергии. Возможно, материалы завтрашнего дня не скрываются в сложных лабораториях, а лежат у нас на столах, просто оставаясь незамеченными.
Команда из Университета Алабамы показала, что инновации начинаются с наблюдательности, а не обязательно с миллиона долларов в бюджете. Разработка ленточного TENG — не готовый коммерческий продукт, но важный шаг в сторону автономных, гибких, доступных систем питания.
Источник: https://www.electropages.com/blog/2025/07/the-power-of-scotch-tape
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
