محققان با توسعه یک نانوژنراتورهای تریبوالکتریک به صورت الیاف الکتروریسی شده، پارچه‌ای ارائه کردند که می‌تواند ۱۲۶ لامپ LED را روشن کند.
لباس نانویی که ۱۲۶ LED تجاری را روشن می‌کند
اثر تریبوالکتریک پدیده‌ای است که در آن هنگامی‌که مواد پس از تماس با یکدیگر از هم دور می‌شوند، بار روی دو ماده غیرمشابه ایجاد می‌شود. نانوژنراتورهای تریبوالکتریک (TENG) از این اثر برای تبدیل حرکت مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند. ابعاد کوچک نانوژنراتورهای تریبوالکتریک به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به‌عنوان وسایل پوشیدنی استفاده شوند که می‌توانند حرکت بدن را برای تامین انرژی الکترونیکی مهار کنند.
به‌طور کلی، مواد تریبوالکتریک انتخاب شده برای نانو ژنراتور باید ایمن، سازگار با بدن انسان، انعطاف‌پذیر و قابل تنفس باشند و در عین حال قادر به حفظ عملکرد خروجی الکتریکی بالا باشند. در میان بسیاری از مواد در نظر گرفته شده برای نانوژنراتورهای تریبوالکتریک، الیاف الکتروریسی شده یک گزینه امیدوارکننده بوده زیرا سبک وزن، قوی و دارای خواص الکتریکی مطلوبی هستند.
الکتروریسی روشی است که در آن محلول‌های پلیمرها با استفاده از بار الکتریکی به داخل الیاف کشیده می‌شوند. تلاش‌های مداومی برای افزودن فلزات به الیاف الکتروریسی شده برای بهبود پتانسیل الکترواستاتیک و قابلیت‌های به دام انداختن بار وجود دارد.
محققان دانشگاه فوکوی ژاپن و دانشگاه نانجینگ چین یک لایه کامپوزیت تمام الیافی نانوژنراتورهای تریبوالکتریک یا AF-TENG ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به راحتی با پارچه‌های معمولی ادغام شود. دکتر هیرواکی ساکاموتو، نویسنده مسئول این مطالعه می‌گوید: «هدف ما ارائه دیدگاه جدیدی نسبت به برداشت‌کننده‌های انرژی به صورت ادوات پوشیدنی و منسوجات هوشمند است.»
AF-TENG شامل یک غشای تریبوالکتریک ساخته شده از دو لایه الیاف الکتروریسی شده است، یکی از موادی به نام پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) و دیگری از نوعی نایلون ساخته شده است. نانوسیم‌های نقره این لایه‌ها را می‌پوشانند. محققان همچنین لایه‌ای از الیاف پلی استایرن الکتروریسی شده را بین نانوسیم‌های نقره و غشای تریبوالکتریک اضافه کردند. حرکت مکانیکی بدن هنگام راه رفتن یا دویدن باعث می‌شود که لایه‌های تریبوالکتریک باردار شوند. به این ترتیب انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود که می توان از آن برای تامین انرژی دستگاه‌های الکترونیکی استفاده کرد. به طور معمول، تجمع بار روی سطح تریبوالکتریک به تدریج از بین می‌رود و چگالی بار سطحی و عملکرد خروجی نانو ژنراتور را کاهش می‌دهد. با این حال، در این مورد، غشای پلی استایرن اضافه شده، بار را جمع آوری و به دام می‌اندازد و چگالی بار سطحی AF-TENG را حفظ می‌کند. محققان از AF-TENG برای روشن کردن ۱۲۶ LED تجاری با توان ۰٫۰۶ وات استفاده کردند که عملکرد مثبت این نانو ژنراتور را نشان می‌دهد. علاوه بر این، به گفته دکتر ساکاموتو، “این دستگاه تولید برق از انعطاف‌پذیری و قابلیت تنفس برخوردار است، زیرا تمام اجزای آن از مواد فیبری تشکیل شده است. این دستگاه پتانسیل بالایی در برداشت الکتریسیته ساکن از لباس دارد.»
در حالی که نانوژنراتورهای تریبوالکتریک در حال حاضر محدود به دستگاه‌های کم‌مصرف مانند LED و ماشین حساب هستند، بهبود قابلیت پوشیدن و عملکرد خروجی گام‌های جدایی ناپذیری به سوی فناوری پوشیدنی آینده است.
