Ученые разрабатывают одежду, которая умеет генерировать электричество

Исследователи Малагского университета и Итальянского технологического института разработали футболку, которая может вырабатывать электричество за счет разницы между температурой тела ее владельца и окружающей среды. Она может превращать тепло, которое выделяет ваше тело во время пробежки, ходьбы или занятий спортом, и разницу между этим теплом и более прохладной температурой воздуха в тепловую энергию.

Тепловая энергия окружает нас повсюду — ее вырабатывает солнце, когда нагревает атмосферу, и конфорка, нагревающая кастрюлю с водой. Есть и избыточное тепло — то есть, неиспользуемое тепло, которое выбрасывают в атмосферу машины, электрические процессы и даже люди. Все это неиспользуемое тепло можно превратить в тепловую энергию.

Для использования такого тепла нужен термоэлектрический эффект, который позволяет конвертировать разницу температур в электрическое напряжение. Если подключить два проводника и нагреть один из них, то электроны начнут перемещаться к холодному концу, создавая ток. Некоторые материалы могут быть проводниками и превращать разницу температур в энергию. Футболка, разработанная исследователями, делает именно это — собирает тепло, исходящее от тела, которое контрастирует с температурой воздуха, и производит из него электричество.

Обычно термоэлектрические материалы собирают излишки тепла, производимые автомобилями или промышленными процессами. Самые распространенные материалы, которые используются для превращения тепловой энергии в электрический ток, являются довольно редкими и не слишком безопасны для окружающей среды (например, теллур — материал, по редкости не уступающий золоту и платине). Такие материалы очень дорогие, жесткие и ядовитые, поясняет Хосе Алехандро Хередия, работник кафедры молекулярной биологии и биохимии в Малагском университете и один из авторов проекта. Поэтому они не подходят для создания одежды.

Хередия и другие исследователи хотели создать «гибкий, биоразлагаемый и пригодный для носки материал, который способен генерировать электричество просто за счет разницы между температурой тела и окружающей среды». Поэтому они использовать дешевую замену популярным материалам, например, углеродные наночастицы.

Нужно было как-то прикрепить этот материал к частицам — для этого исследователи взяли томатную кожуру. «Можно сказать, это биологический клей, — объяснил Хередия. — Кроме того, кожура представляет собой дешевые отходы пищевой промышленности. Так что мы даем им вторую жизнь».

В итоге у исследователей получился раствор из кожуры томатов и углеродных наночастиц, который можно распылить на обычную футболку и получить «электронную ткань». Тестирование показало, что раствор неплохо выдерживает стирку, но в будущем ученые сделают улучшенную версию, которая сможет пережить полный цикл стирки и глажки.

Чтобы показать работу электронной ткани исследователи прикрепили к футболке провода с помощью электропроводной ленты. В итоге футболка смогла включить светодиод. Пока что ткань не может хранить вырабатываемую энергию, но исследователи собираются решить в будущем эту проблему.

«Мы считаем, что такую ткань можно использовать для выработки электричества в экстремальных ситуациях (например, в космосе или на военных заданиях), — говорит Хередия. — Но, возможно, если ее доработать, то электронной ткани найдется применение в индустрии моды». В ткань можно встроить дополнительные элементы — например, лампочки, сенсоры и Wi-Fi.

Исследователи разрабатывают способ, с помощью которого электронная ткань будет заряжать мобильные телефоны или светиться. Такая технология может пригодиться в сфере носимых устройств, обеспечивая питание медицинским сенсорам, умным часам и слуховым аппаратам. Термоэлектрическая ткань, способная охлаждать тело владельца, может использоваться для создания спортивной одежды, офисной мебели и даже автомобильных кресел. Исследователи шутят, что однажды из такой ткани можно будет сделать даже нечто вроде костюма Железного человека.

Источник.