Батареи смогут заменить кристаллы — необычные исследования дали свои плоды

Ученые из CU-Boulder успешно превратили свет непосредственно в механическую работу. Фактически, лазерный луч смог бы запитать устройство при помощи особого кристалла. Однажды такой материал сможет избавить нас от батарей.

Батареи смогут заменить кристаллы — необычные исследования дали свои плоды

Большинство современных бытовых устройств работает на электрохимической энергии, то есть на батареях. Литий-ионные аккумуляторы, например, преобразуют химические реакции в электрический ток, но при этом выделяют излишнее тепло. Но можно ли было бы использовать для этого другой источник энергии, например, лазеры?

Это интересное предложение, которое лежит в основе нового исследования Департамента химической и биологической инженерии в CU-Boulder. В своей недавней публикации в журнале Nature Materials, команда, под руководством профессора химии и электротехники Райана Хейворда, исследовала возможности использования миниатюрных кристаллов для непосредственного преобразования света в механическую энергию. При успешной реализации этой идеи можно было бы уйти от сложных батарей и связанных с ними проблем теплорегулирования.

Как пояснил Хейворд:

Мы фактически обходим этап преобразования энергии через посредника, а просто берем световую энергию и напрямую преобразуем ее в механическую деформацию.

Для достижения этой цели, в полимерный материал внедрены фотомеханические кристаллы. Этот материал напоминает губку с мельчайшими отверстиями. По мере роста кристаллов в этих каналах, их стойкость и способность генерировать энергию значительно увеличиваются под воздействием света. Это заставляет материал сгибаться или даже поднимать предметы, воссоздавая работу механического двигателя или привода в подходящих условиях.

Этот "легкий мотор" может быть удивительно мощным. В экспериментах полоска кристаллов массой 0,02 мг успешно подняла нейлоновый шарик массой 20 мг. Это, возможно, не впечатляющая величина, но она на 10 000 раз превосходит общую массу кристаллов.

Этот успех заметно превосходит предыдущие попытки, которые сталкивались с ограничением высокой структурной организации кристаллов, не позволявшей им изгибаться при воздействии света. Однако микрокристаллы, внедренные в термопластический полимер, показали более высокую гибкость. В исследовании утверждается, что это не только обеспечивает более высокую гибкость, но и позволяет материалу выдерживать по меньшей мере сотни циклов.

Однако прежде чем этот материал сможет полностью заменить батареи в качестве источника энергии для мобильных устройств, технологию нужно доработать, чтобы она стала более эффективной. Несмотря на это, улучшения в характеристиках нового материала по сравнению с предыдущими исследованиями вызывают интерес.

Хейворд заявил:

У нас еще долгий путь, особенно в части повышения эффективности, прежде чем эти материалы смогут действительно конкурировать с существующими источниками энергии. Однако он также подчеркнул, что это исследование является важным шагом в правильном направлении и указывает путь к будущему развитию этой технологии в ближайшие годы.

Читайте также

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Восьминогий робот имитирует механику движения паука

Восьминогий робот имитирует механику движения паука

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Метод шифрования данных «назад во времени» основан на теории хаоса

Метод шифрования данных «назад во времени» основан на теории хаоса

На PlayStation 5 научились запускать игры из Steam — даже Cyberpunk 2077 и GTA

На PlayStation 5 научились запускать игры из Steam — даже Cyberpunk 2077 и GTA