Прорыв в носимой электронике: пористая медь увеличила мощность генераторов энергии в 6,9 раза

Учёные из Университета Чонбук (Южная Корея) представили инновационное решение, которое может серьёзно приблизить эру по-настоящему автономной носимой электроники. Они разработали особую структуру из пористых медных нанолистов, которая позволила в 590% (почти в 7 раз!) увеличить выработку электричества в трибоэлектрических наногенераторах (TENG) по сравнению с обычными медными плёнками.

Трибоэлектрические наногенераторы превращают обычные механические движения — ходьбу, взмахи руками, даже дыхание или биение сердца — в электричество. Это делает их идеальными для питания фитнес-браслетов, медицинских сенсоров, «умной» одежды и других устройств, которые не хотят зависеть от розетки или частой зарядки. Главная проблема таких генераторов всегда заключалась в относительно низкой силе тока — энергии хватало разве что на мигание светодиода.

Новая разработка решает эту задачу за счёт хитроумной иерархической пористой структуры. Медь формируется в виде тончайших нанолистов с множеством пор разных размеров — от нано- до микрометров. Такая архитектура резко увеличивает площадь контакта и эффективность разделения зарядов при трении, что и приводит к многократному росту выходной мощности.

Важный бонус: устройство демонстрирует выдающуюся стабильность. После 100 000 циклов сжатия-разжатия (что соответствует нескольким годам активного ношения) характеристики практически не ухудшаются.

Но на этом сюрпризы не заканчиваются. Тот же материал оказался многофункциональным:

• эффективно экранирует электромагнитные помехи (EMI shielding),
• может работать как гибкий нагревательный элемент за счёт эффекта Джоуля.

Это открывает путь к созданию «умной» одежды, которая одновременно собирает энергию от движений тела, защищает от внешних помех и при необходимости подогревает в холодную погоду.

Исследователи уверены: такая комбинация свойств делает пористые медные нанолисты универсальной платформой для следующего поколения носимых устройств — от медицинских мониторов до полностью самодостаточных гаджетов Интернета вещей.

Пока технология находится на стадии лабораторных прототипов, но её относительно простая реализация и использование доступной меди дают надежду на довольно быстрое появление реальных продуктов.