Группа учёных из Колумбийского университета и Технологического института Джорджии, возглавляемая профессором Джеймсом Хоном (James Hone), продемонстрировала, что тонкий слой дисульфида молибдена (MoS2) при определённых условиях может являться источником электрической энергии в случае, когда слой этого материала подвергается механической деформации. Созданный учёными на основе дисульфида молибдена, молибденита, электрический генератор является очень лёгким, гибким и его с уверенностью можно назвать самым тонким электрическим генератором в мире.
Следует отметить, что физический эффект, который отвечает за производство электричества при деформации материала, называется пьезоэлектрическим эффектом. Этот эффект хорошо известен и широко используется людьми в самых различных областях. Но данный случай с дисульфидом молибдена является первым случаем в истории науки, когда пьезоэлектрический эффект наблюдается у материала столь малой толщины. Ещё интересен тот факт, что дисульфид молибдена в его естественном виде абсолютно не демонстрирует никаких пьезоэлектрических свойств. И лишь в прошлом году учёные получили теоретические доказательства возможности проявления пьезоэлектрического эффекта в монослое такого материала.
«Дисульфид молибдена является материалом условно одноатомной толщины. Гибкие и прозрачные устройства на основе этого материала могут быть включены в предметы повседневного обихода и в одежду, где они при помощи энергии ваших движений могут вырабатывать электрическую энергию, приводящую в действие медицинские устройства и малопотребляющую носимую электронику, – рассказывает профессор Джеймс Хон. – И вполне вероятно, что мощности, вырабатываемой такими электрическими пьезогенераторами, может вполне хватить для подзарядки вашего мобильного телефона, лежащего в кармане».
Опытный образец гибкого пьезогенератора представляет собой эластичное полимерное основание, на которое нанесено несколько слоёв дисульфида молибдена, соединённых крошечными электродами в определённой последовательности. Эти же электроды служат для отвода вырабатываемой энергии и для проведения измерений электрических параметров устройства при различных видах механической деформации, которой оно подвергалось во время испытаний. Испытания показали, что один слой дисульфида молибдена вырабатывает максимальное напряжение около 15 мВ при токе 20 пА, а эффективность преобразования механической энергии в электрическую составляет 5,08%, что весьма немало для пьезоэлектрических генераторов.
Во время испытаний учёные обнаружили, что наибольшее электрическое напряжение вырабатывается генератором при нечётном количество слоёв дисульфида молибдена и при сгибании его структуры строго в определённом направлении. При сгибании генератора в других направлениях его эффективность значительно снижается, а в некоторых случаях и падает до нуля.
Следует заметить, что дальнейшие работы в этом направлении позволят учёным повысить эффективность преобразования энергии пьезогенераторами на основе дисульфида молибдена и снизят их зависимость от направления деформации. После этого такие генераторы смогут стать источниками энергии для электронных устройств, приводимых в действие естественными движениями человека, энергией ветра, воды и других источников механических колебаний.
Dailytechinfo.org со ссылкой на News.discovery.com
Комментарии