Vele vormen van energie omringen je:zonlicht, de warmte in je kamer en zelfs je eigen bewegingen. Al die energie, die normaal gesproken verspild wordt, kan mogelijk helpen om uw draagbare en draagbare gadgets van stroom te voorzien. van biometrische sensoren tot slimme horloges. Nutsvoorzieningen, Onderzoekers van de Universiteit van Oulu in Finland hebben ontdekt dat een mineraal met de perovskiet-kristalstructuur de juiste eigenschappen heeft om energie uit meerdere bronnen tegelijk te halen.

Perovskieten zijn een familie van mineralen, waarvan vele veelbelovend zijn voor het oogsten van één of twee soorten energie tegelijk, maar niet tegelijkertijd. Eén familielid kan goed zijn voor zonnecellen, met de juiste eigenschappen om zonne-energie efficiënt om te zetten in elektriciteit. In de tussentijd, een ander is bedreven in het benutten van energie uit veranderingen in temperatuur en druk, die kan ontstaan ​​door beweging, waardoor ze zogenaamde pyro-elektrische en piëzo-elektrische materialen worden, respectievelijk.

Soms, echter, slechts één soort energie is niet genoeg. Een bepaalde vorm van energie is niet altijd beschikbaar - misschien is het bewolkt of zit je in een vergadering en kun je niet opstaan ​​om te bewegen. Andere onderzoekers hebben apparaten ontwikkeld die meerdere vormen van energie kunnen benutten, maar ze vereisen meerdere materialen, het toevoegen van bulk aan wat een klein en draagbaar apparaat zou moeten zijn.

Deze week in Technische Natuurkunde Brieven Yang Bai en zijn collega's van de Universiteit van Oulu leggen hun onderzoek uit naar een specifiek type perovskiet genaamd KBNNO, die in staat zijn om vele vormen van energie te benutten. Zoals alle perovskieten, KBNNO is een ferro-elektrisch materiaal, gevuld met kleine elektrische dipolen analoog aan kleine kompasnaalden in een magneet.

Wanneer ferro-elektrische materialen zoals KBNNO veranderingen in temperatuur ondergaan, hun dipolen zijn niet goed uitgelijnd, die een elektrische stroom induceert. Elektrische lading accumuleert ook volgens de richting waarin de dipolen wijzen. Het materiaal vervormen zorgt ervoor dat bepaalde regio's ladingen aantrekken of afstoten, weer een stroom opwekken.

Eerdere onderzoekers hebben de fotovoltaïsche en algemene ferro-elektrische eigenschappen van KBNNO bestudeerd, maar dat deden ze bij temperaturen van een paar honderd graden onder het vriespunt, en ze concentreerden zich niet op eigenschappen die verband houden met temperatuur of druk. De nieuwe studie is de eerste keer dat iemand al deze eigenschappen in één keer boven kamertemperatuur heeft geëvalueerd. zei Bai.

Uit de experimenten bleek dat KBNNO redelijk goed is in het opwekken van elektriciteit uit warmte en druk, het is niet zo goed als andere perovskieten. Misschien wel de meest veelbelovende bevinding, echter, is dat de onderzoekers de samenstelling van KBNNO kunnen wijzigen om de pyro-elektrische en piëzo-elektrische eigenschappen te verbeteren. "Het is mogelijk dat al deze eigenschappen tot een maximum kunnen worden afgestemd, " zei Bai, WHO, met zijn collega's, onderzoekt al een dergelijk verbeterd materiaal door KBNNO met natrium te bereiden.

Binnen het volgende jaar, Bai zei, hij hoopt een prototype van een apparaat voor het oogsten van meerdere energie te kunnen bouwen. Het fabricageproces is eenvoudig, dus commercialisering zou binnen een paar jaar kunnen plaatsvinden zodra onderzoekers het beste materiaal hebben geïdentificeerd.

"Dit zal de ontwikkeling van het internet der dingen en slimme steden stimuleren, waar energieverbruikende sensoren en apparaten energiezuinig kunnen zijn, " hij zei.

Dit soort materiaal zou waarschijnlijk de batterijen van uw apparaten aanvullen, het verbeteren van de energie-efficiëntie en het verminderen van hoe vaak u moet opladen. Op een dag, Bai zei, Multi-energy harvesting kan betekenen dat u uw gadgets niet meer hoeft aan te sluiten. Batterijen voor kleine apparaten kunnen zelfs verouderd raken.