Ahogy a Jeep végiggördült, LED-lámpái villogni kezdtek és kialudtak. Ahelyett, hogy a játék akkumulátorral hajtaná a lámpákat, mint amire számíthatunk, a Jeep gumiabroncsainak nanogenerátora súrlódási energiát gyűjtött be, hogy megtöltse őket.
Ezt a nanogenerátort, amelyet a Wisconsini Egyetemen, a Madisonban és a Kínai Zhengzhou Egyetemen fejlesztettek ki, az valódi autók hatékonyabbá tehetik. Az elektródáknak a gumiabroncsokra való helyezésével a tudósok kitalálták, hogyan lehet az energiát befogni a gumiabroncsok és az út közötti változó elektromos potenciálból. Ez a fajta energia általában pazarlás, de a nanogenerátorok lehetővé teszik annak kinyerését és az autó akkumulátorához való irányítását, a közelmúltban számoltak be a Nano Energy folyóiratban.
„Nagyon izgatott vagyok erről” - mondja a projektvezető, Xudong Wang, az egyetemi anyagtudományi és mérnöki egyetemi docens.
A nanogenerátor a triboelektromos hatásnak nevezett elven működik - magyarázza Wang. A triboelektromos hatás az a töltés, amely bizonyos típusú anyagok egymáshoz való dörzsöléséből származik. Példa erre a statikus sokk, amelyet a szőnyegen dörzsölése után tapasztal, és ez az a töltés is, amelyet gumiabroncsok gumiabroncsai és aszfalt utak generálnak, amikor érintkezésbe kerülnek.
Wang csapata évek óta kísérletezik a nanogenerátorokkal - elektródákkal, amelyek a mechanikus energiát elektromosá alakítják. A kutatók az inch hosszú elektróda javításokat helyezik az autó gumiabroncsai felületére, hogy felhasználják az energiát, és irányítsák vissza az autó akkumulátorához. Wang végül azt szeretné, ha a technológia javítja az elektromos autók hatékonyságát.
"Valószínűleg 10 százalékkal javíthatjuk a kilométert" - mondja Wang. "Azt hiszem, hogy minden elektromos autó igényli ezt."
A projektet tovább kell fejleszteni, mielőtt az autógyárak be tudnának vásárolni. Az autó gumiabroncsait jelentős mértékben át kell tervezni a nanogenerátorok beépítése érdekében. A Jeep játékkal az elektróda javításokat csak az abroncsok felületére helyezték. De egy valódi autóban ez az elhelyezés azt jelentené, hogy az elektródák szinte azonnal elkopnak. Wang egy gumiabroncs kialakítását tervezi, amely az elektródákat közvetlenül a futófelületbe integrálja. De ez egy jelentős tervezés, amely komoly időt és pénzt igényel. Wang azt tervezi, hogy a mérnökökkel együttműködve kitalálja a legjobb gumiabroncs-tervezést.
"Szeretném megtervezni a konfigurációt és megnézni, hogy mi a lehető legnagyobb hatékonyságú" - mondja Wang.
A Jeep játék nanogenerátorokkal az abroncsokon (UW-Madison College of Engineering) Wang úgy gondolja, hogy a nanogenerátorok a következő tíz évben valamikor készen állnak a való világbeli felhasználásra. A pontos ütemezés attól függ, hogy milyen nehéz megtervezni a különböző gumiabroncsokat, és milyen járműgyártókat érdekli a technológia alkalmazása.
Számos különböző alkalmazás létezik a triboelektromos nanogenerátorokhoz [TENG], mondja Wang. A legtöbb nanogenerátor kutatást Európában vagy Ázsiában végzik, ahol a kutatók különféle közegekben vizsgálják a TENG-ket. A grúziai Technológiai Intézet és két kínai egyetem egy csoportja kidolgozott egy görgethető, papír alapú nanogenerátort a hanghullámok energiájának gyűjtésére. A nanogenerátort be lehet helyezni egy mobiltelefonba, hogy energiát gyűjtsön az emberi hangokból. Egy másik csapat kifejlesztett egy nanogenerátort, amelyet be lehet illeszteni a cipőbe a sétáló energia felhasználásához. A találmány potenciálisan táplálja a kis elektronikát, vagy akár végül is felveheti energiáját a hálózatra. Az újonnan feltalált átlátszó TENG rögzíti az áramló víz erejét. Integrálható az autó- vagy az otthoni ablakokba az esőerő, az eső kinetikus energiájának felhasználása érdekében.
Bármennyire is ígéretes, mint a TENG-ek, viszonylag kevés amerikai tudós foglalkozik jelenleg ilyen típusú kutatással - mondja Wang.
„A befektetőknek és a szövetségi kormánynak jobban kell gondolkodnia a [TENG-ekről]” - mondja Wang. "Sokféle módon lehet megtakarítani az energiát."
