«Умные ткани», способные производить электроэнергию, существуют уже давно. Но, к сожалению, они слишком сложны или дороги в производстве, чтобы эту технологию можно было использовать в коммерческих целях. Теперь ученые разработали метод, который позволяет буквально вышивать электрогенераторы на обычной ткани.
Технология разработана учеными Университета штата Северная Каролина. В ее основе лежит специальная нить, изготовленная из коммерчески доступной медной проволоки, покрытой полиуретаном. Нить вшивается в основу из обычной хлопчатобумажной ткани или любого другого материала. Но на участке, где будет располагаться вышивка, материал основы дополнительно покрывают тканью из синтетического полимера, называемого ПТФЭ (политетрафторэтилен). В результате между основой и медными проводами вышивки возникает небольшой естественный зазор. На заключительном этапе поверх медно-проволочной нити нашивают защитный слой обычной хлопчатобумажной нити.
Когда пользователь одежды движется, медная нить и материал подложки периодически контактируют друг с другом. Когда они соприкасаются, электроны переносятся между ними, генерируя электрический ток. Это явление известно как трибоэлектрический эффект, благодаря которому возникает статическое электричество.
В ходе испытаний ученые проверили работу таких вышитых генераторов на джинсовой ткани. Устройства носились на ладони, в районе локтя, под мышкой и на колене. Во всех случаях устройства генерировали электрические сигналы, которые позволяли отслеживать движения соответствующей части тела.
Когда один из генераторов установили на стельку обуви, он смог функционировать как шагомер, генерируя электрические сигналы различной силы в зависимости от того, шел ли пользователь спокойно, бежал или прыгал.
Также технология была использована для создания на руке пользователя носимой цифровой клавиатуры. Каждая цифра вышивалась в виде отдельной “клавиши”. Когда пользователь нажимал на тот или иной участок клавиатуры, выдавался соответствующий электрический сигнал.
По словам ученых, вышитые генераторы очень недороги в применении и сохраняют работоспособность даже после нескольких циклов стирки.
Разработка подробно описана в журнале Nano Energy.
