ナノ発電機

焦電効果
コンピュータから自動車、遠距離恋愛まで、さまざまな機器によって多くの熱エネルギーが環境に失われています。焦電効果を利用して熱を電気に変換することができます。この効果は、宝石用原石のトルマリンが静電気を発生し、加熱すると藁を引き付けたときに、ギリシャの哲学者テオプラストスによって最初に観察されました。これは、加熱と冷却によってトルマリンを含む特定の材料の分子構造が再配列され、電子の不均衡が生じて電流が発生するためです。
ナノ発電機
焦電ナノ発電機と呼ばれる装置は、ジョージア工科大学の研究者によって、排熱を集めて電気を生成するように設計されています。研究グループは、この古代の原理を適用して、熱源の時間依存の温度変化を利用して発電できるナノ発電機（NG）を作成しました。
研究者は、酸化亜鉛からのナノワイヤーを短い長さの配列で使用しました。最後に、加熱または冷却されたときに電気を生成するデバイスを示しました。ナノ発電機は、気温が昼から夜に変動するときに電力を生成することさえできます。
研究者たちは、この新しいタイプのNGは、ワイヤレスセンサー、温度イメージング、医療診断、個人用などのアプリケーションで、環境内の時間依存の温度変動から熱エネルギーを収集するセルフパワーナノテクノロジーの基礎になる可能性があると主張しています。マイクロエレクトロニクス。
ナノ発電機の使用
焦電性は家電製品で重要な役割を果たす可能性があり、焦電エネルギーの形でこの熱を回収することで、「小さなエネルギー」の新時代がもたらされる可能性があります。焦電ナノ発電機は、低温で良好に機能するため、生物学的用途、医学、ナノテクノロジー、特に宇宙での特定のタスクに電力を供給するのに非常に役立つ可能性があります。
ウクライナとアメリカの取り組み
ウクライナとアメリカの科学者の合同チームも、排熱を使用して小さなデバイスに電力を供給するこの新しい焦電法を実証しました。強誘電性ナノワイヤーと呼ばれる小さな構造を使用して、周囲温度の変化に応じて電流を生成し、熱ゆらぎから無駄なエネルギーを回収することができます。
焦電特性
強誘電性ナノワイヤの焦電特性では、焦電係数はワイヤの半径とその結合に対応します。ワイヤの半径が小さいほど、応答が常誘電に変化する臨界半径（キュリー温度を超える）まで焦電係数が発散します。このいわゆる「サイズ効果」は、強誘電体ナノ構造の相転移温度を調整するために使用できるため、大きく調整可能な焦電応答を備えたシステムが可能になります。
理論的には、整流接点を使用すると、分極が可能になります。強誘電性ナノワイヤは、温度変動に応答して巨大な焦電性の直流および電圧を生成します。これらの温度変動は、ボロメータ検出器を使用して収集および検出できます。このようなナノスケールのデバイスは可動部品を含まず、invitroの生物学的システムや宇宙空間などの周囲のアプリケーションでの長期的な操作に適している可能性があります。
研究者たちは、これらの小さなナノ発電機は、低温では非常に高い効率を示し、高温では低下すると考えています。ウェイクフォレスト大学のパワーフェルトへの取り組み
ウェイクフォレスト大学の科学者たちは、カーボンナノチューブで構成されるパワーフェルトと呼ばれる技術を開発しました。これは、体の熱を電流に変換する熱電デバイスです。
パワーフェルトは、柔軟なプラスチック繊維に閉じ込められた小さなカーボンナノチューブで構成されています。生地のように感じさせます。このテクノロジーは、たとえば室温と体温などの温度差を使用して電荷を生成します。
パワーフェルトを使用
Power Feltの潜在的な用途には、バッテリーの電力を増やして電気の必要性を高めるための自動車の座席の裏地、ガスや電気代を下げるための屋根瓦の下の断熱パイプや熱の収集、パフォーマンスを監視するための衣類やスポーツ用品の裏地、IVや患者の医療ニーズをより適切に追跡するための創傷部位。緊急キットとして使用したり、懐中電灯に巻き付けたり、気象ラジオに電力を供給したり、プリペイド式携帯電話を充電したり、停電や事故の際に救済を提供したりできます。ファブリック内の72の積み重ねられた層は、約140ナノワットの電力を生み出し、さらにナノチューブ層を追加すると、電力出力を高めるためにそれらをさらに薄くすることができます。
研究者によると、内部に完全な熱電を備えたジャケットを作ることさえ可能です。体温から暖かさを集め、外気温から外気温が低く、iPodに電力を供給できるライナー。