Чем раньше будет обнаружен лесной пожар, тем больше шансов оперативно его погасить. Электронные датчики могут стать незаменимыми помощники при раннем выявлении возгораний. Но таким датчикам нужна энергия, а в лесу, как известно, розеток нет.
Существующие прототипы детекторов лесных пожаров, как правило, питаются от батарей. Это означает, что периодически работникам лесного хозяйства нужно обходить эти устройства и вручную заменять в них батарейки. Вариант с солнечными панелями тоже не применим, так как в лесу детектор часто оказывается в тени.
В поисках более практичной альтернативы ученые из Университета штата Мичиган обратили внимание на трибоэлектрический эффект. Это явление, при котором электрический заряд накапливается в материале в процессе трения. Именно этот эффект ответственен за появление искр в ваших волосах, когда вы расчесываетесь или снимаете свитер.
Созданное устройство называется MC-TENG, что расшифровывается как “многослойный цилиндрический трибоэлектрический наногенератор” (multilayered cylindrical triboelectric nanogenerator).
Простой генератор содержит две цилиндрические втулки из разных материалов, одна из которых расположена внутри другой. В то время как одна втулка прочно закреплена на месте, другая прикреплена к ветви дерева. Когда эта ветка качается на ветру, она приводит в движение цилиндр и создает трение в генераторе. При этом генерируется трибоэлектрический заряд, который хранится в микроскопическом суперконденсаторе на основе углеродных нанотрубок.
Более продвинутая версия устройства использует множество цилиндров, размещенных один внутри другого. Именно поэтому генератор называется “многослойным”. Такая конструкция позволяет значительно повысить выработку электричества. Даже короткие порывы ветра в течение трех минут обеспечивают достаточную мощность для работы интегрированных датчиков угарного газа и температуры.
В данный момент генератор еще дорабатывается. Но ожидается, что окончательная, защищенная от погодных условий версия MC-TENG сможет не только обнаруживать пожары, но и автоматически рассылать оповещения пожарным станциям.
Более подробная статья об исследовании опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
