Zebra kao inspiracija za pametan nosivi izvor energije

Zebra sa svojim prepoznatljivim prugama bila je izvor mnogih znanstvenih rasprava, od njihove uloge u zbunjivanju grabežljivaca do toga kako može odvratiti ugrize konjske muhe, a nedavno je otkriveno da životinje mogu podići krzno svojih crnih segmenata kako bi prenijele toplinu s kože radi regulacije temperature.

Sada su znanstvenici iskoristili životinju kao inspiraciju za stvaranje uređaja koji proizvodi električnu energiju koristeći kontrastne nijanse kao toplinske vodiče.

Istraživači na Institutu za znanost i tehnologiju Gwangju GIST u Južnoj Koreji, razvili su fleksibilan, biorazgradiv termoelektrični generator TEG, koji koristi crno-bijele dijelove za stvaranje temperaturnog gradijenta ispod površine koji zauzvrat može generirati struju.

"Tradicionalni TEG dizajni su veliki i glomazni jer se oslanjaju na prirodnu konvekciju, što dovodi do temperaturnog gradijenta izvan ravnine", objasnio je Young Min Song, profesor GIST-a i autor studije. “To zahtijeva tvrde izolatore, koji ograničavaju primjenu TEG-ova u fleksibilnim i nosivim uređajima. Sada smo nadmašili ovu paradigmu u našem dizajnu, stvaranjem uređaja u ravnini koji je fleksibilan i biorazgradiv. To povećava njegovu primjenjivost, a istovremeno smanjuje njegov utjecaj na okoliš čineći ga skalabilnim, integrabilnim i održivim.”

Biorazgradivi PLCL materijal, koji reflektira sunčevu svjetlost i emitira infracrveno zračenje kako bi područje ispod sebe održao hladnim, formirao je bijele pruge, dok je PEDOT:PSS, koji se na prvi pogled čini crnim, osigurao apsorpciju topline potrebnu za stvaranje temperaturnog gradijenta ispod. Uz pomoć silikonskih nanomembrana u dizajnu, novi TEG dizajn uspio je generirati temperaturnu razliku od 22 °C za gradijent.

Iako je laboratorijski model bio mali prototip, istraživači kažu da može generirati kontinuiranu električnu energiju 24 sata dnevno, a materijali su potpuno biorazgrađeni u slanoj otopini unutar 35 dana.

"Pandemija je uzrokovala široku upotrebu jednokratnih maski i zaštitne opreme, što predstavlja ogroman utjecaj na okoliš," rekao je Song. "Ovo naglašava potrebu za održivim i ekološki prihvatljivim rješenjima poput TEG-ova koji se mogu ugraditi u takve nosive uređaje za obavljanje specijaliziranih funkcija kao što su vlastita proizvodnja energije i senzorika."

Studiju objavljenu u časopisu Science Advances možete pronaći na ovoj poveznici.