車両が走行するときに充電するタイヤ、車の騒音によって街灯が点灯する、または建物が自然に揺れたり震えたりすることで発電する高層ビルを想像してみてください。

これらのエネルギー革新は、圧縮または振動にさらされたときに発電する環境に優しい材料を開発しているレンセラー工科大学の研究者のおかげで可能になる可能性があります。

で最近の研究雑誌に掲載されましたネイチャーコミュニケーションズ、チームはポリマーフィルム特別なカルコゲナイド ペロブスカイト化合物が注入されており、圧電効果として知られる現象である、圧迫されたりストレスがかかったときに電気を発生します。

現在、他の圧電材料も存在しますが、これは鉛を含まない数少ない高性能材料の 1 つであり、機械、インフラストラクチャ、および生物医学用途での使用に最適な候補となっています。

「私たちは、私たちの発見と、それが社会への移行をサポートする可能性に興奮し、励まされています。グリーンエネルギー」と、この研究の責任著者であり、機械・航空宇宙・原子力工学部のジョン・A・クラーク教授とエドワード・T・クロッサン教授のニキル・コラートカール博士は述べた。

「鉛は有毒であり、材料や機器の使用が制限され、段階的に廃止されることが増えています。私たちの目標は、鉛を含まず、自然界に一般的に見られる元素を使用して安価に製造できる材料を作成することでした。」

エネルギーハーベスティングフィルムの厚さはわずか0.3ミリメートルで、さまざまなデバイス、機械、構造に組み込むことができるとコラトカー氏は説明した。

「本質的に、物質は変化する機械エネルギーの中へ電気エネルギー「適用される圧力負荷が大きくなり、圧力が適用される表面積が大きくなるほど、効果は大きくなります。」とコラートカール氏は述べ、「たとえば、高速道路の下で自動車が走行するときに発電するためにそれを使用することができます。」また、建築資材にも使用でき、建物が振動するときに電気を生成することもできます。」

圧電効果は、構造の対称性を欠く材料で発生します。ストレス下では、圧電材料材料内のプラスイオンとマイナスイオンが分離するような方法で変形します。これ "双極子モーメント」は科学的に知られているように、利用して電流に変えることができます。

RPI チームが発見したカルコゲナイド ペロブスカイト材料では、応力下で構造の対称性が簡単に破れ、顕著な圧電応答が発生します。

バリウム、ジルコニウム、硫黄を含む新素材を合成した後、研究者らは、歩く、走る、拍手する、指を叩くなどのさまざまな体の動きを素材に与えて、電気を生成する能力をテストした。

研究者らは、この材料がこれらの実験中に発電し、RPIを示すLEDの電源バンクにも十分な電力を生成したことを発見した。

「これらのテストは、この技術が、たとえば、ランナーやバイクに乗る人が着用する靴やヘルメットを照らしてより目立つようにするデバイスに役立つ可能性があることを示しています。しかし、これは単なる概念実証であり、私たちはそれを実現したいと考えています。」最終的には、この種のマテリアルが大規模に実装され、実際に変化をもたらすことができるようになるでしょう。エネルギー生産」とコラトカルさんは語った。

今後、コラートカー氏の研究室は、カルコゲニド ペロブスカイト化合物のファミリー全体を調査し、さらに強力な特性を示す化合物を探す予定です。圧電効果。人工知能と機械学習コラトカー氏は、この追求において有用なツールとなる可能性があると述べた。

「持続可能なエネルギー生産は私たちの将来にとって極めて重要です」とRPI工学部学部長のシェカール・ガルデ博士は述べた。「コラートカー教授の研究は、材料発見への革新的なアプローチが世界規模の問題の解決にどのように役立つかを示す好例です。」