Penyelidik dari Clemson's Nanomaterial's Institute (CNI) selangkah lebih dekat untuk menggerakkan dunia tanpa wayar menggunakan triboelectricity, sumber tenaga hijau
Sekitar satu tahun yang lalu, pasukan ahli fizik di CNI mencipta nanogenerator triboelektrik ultra-sederhana (U-TENG). U-TENG yang terbuat dari plastik dan pita adalah alat kecil yang menghasilkan elektrik dari gerakan dan getaran. Dengan bertepuk tangan atau mengetuk kaki, ia menghasilkan voltan yang selanjutnya diterima oleh litar luaran dan disimpan dalam kapasitor atau bateri sehingga dapat diisi.
Kira-kira sembilan bulan kemudian, para penyelidik menerbitkan makalah dalam jurnal Advanced Energy Materials, yang menyatakan bahawa mereka membuat TENG tanpa wayar atau W-TENG. W-TENG juga dibuat oleh penyelidik U-TENG yang sama. Di W-TENG plastik digantikan oleh graphene (satu lapisan timbal grafit) dan asid polilaktik (PLA). PLA lebih baik dalam mengasingkan cas positif dan negatif tetapi tidak melakukan elektrik, kerana ini penyelidik memasangkannya dengan graphene. Pita Kapton yang merupakan bahan merebut elektrik U-TENG ditukar dengan Teflon di W-TENG.
Setelah mendapat graphene dengan proses "sonication" dan serat PLA dan memasukkannya ke dalam printer 3-D, mereka berjaya membuat W-TENG.
"Kami menggunakan Teflon kerana memiliki banyak kelompok fluor yang sangat elektronegatif, sedangkan graphene-PLA sangat elektropositif. Itu cara yang baik untuk membuat penjajaran dan membuat voltan tinggi, ”kata Ramakrishna Podila, pengarang kajian yang sama dan penolong profesor fizik di Clemson.
W-TENG mampu menghasilkan maksimum 3,000 volt yang mencukupi untuk menghidupkan 25 outlet standard atau monitor LCD. Kerana mempunyai voltan tinggi, W-TENG menghasilkan medan elektrik di sekelilingnya yang dapat dirasakan tanpa wayar. Jadi, elektrik tanpa wayar boleh disimpan dalam kapasitor dan bateri.
"Ini bukan hanya dapat memberi anda tenaga, tetapi Anda dapat menggunakan medan elektrik juga sebagai alat kawalan jauh yang digerakkan. Sebagai contoh, anda boleh mengetuk W-TENG dan menggunakan medan elektriknya sebagai 'butang' untuk membuka pintu garaj anda, atau anda boleh mengaktifkan sistem keselamatan - semuanya tanpa bateri, secara pasif dan tanpa wayar, "kata Sai Sunil Mallineni, pengarang pertama kajian dan Ph.D. pelajar dalam bidang fizik dan astronomi.
W-TENG mempunyai banyak aplikasi seperti di luar angkasa, tengah lautan atau bahkan medan perang. "Beberapa negara membangun memerlukan banyak tenaga, walaupun kami mungkin tidak memiliki akses ke bateri atau outlet kuasa dalam keadaan seperti itu, dan ada penggunaan dermawan yang pasti untuk penemuan pasukan," kata Podila. "W-TENG boleh menjadi salah satu cara menjana tenaga yang lebih bersih di kawasan-kawasan ini."
Pasukan penyelidik sekali lagi dibimbing oleh Mallineni, dalam proses mempatenkan W-TENG melalui Clemson University Research Foundation. Profesor Apparao Rao, pengarah Institut Nanomaterials Clemson, berbincang dengan rakan industri untuk mengintegrasikan W-TENG ke dalam aplikasi tenaga.
Lebih-lebih lagi, sebelum memulakan pengeluaran industri, Podila mengatakan lebih banyak kajian harus dilakukan untuk menukar Teflon dengan bahan elektronegatif yang lebih mesra alam. Yongchang Dong, seorang lagi pelajar CNI, memimpin karya demonstrasi MXene-TENG yang diterbitkan dalam artikel dalam jurnal Nano Energy dekat November 2017. Herbert Behlow dan Sriparna Bhattacharya dari CNI juga memberikan kajian ini.
Adakah W-TENG akan memberi kesan dalam dunia tenaga alternatif yang boleh diperbaharui? Rao berkata ia akan merangkumi ekonomi.
"Kita hanya dapat melakukannya sejauh saintis; ekonomi perlu berjaya agar W-TENG berjaya, ”kata Rao.