Новый материал извлекает энергию из водяного пара

Созданный в Массачусетском технологическом институте полимерный композит способен использовать мельчайшие концентрации водяных паров для того, чтобы приводить в действие манипуляторы роботов или генерировать электричество для питания микро- и наноэлектронных устройств.

Пленка толщиной 20 мкм состоит из двух слоев различных полимеров. Один из них, полипиррол, образует жесткую основу, тогда как другой, полиол-борат, это мягкий гель, распухающий при поглощении воды.

Такая конструкция извлекает энергию на границе между сухой и влажной средами. Если ее положить на поверхность, содержащую хоть немного влаги, нижний слой поглощает водяной пар и увеличивается в размерах. Пленка выгибается и отходит от поверхности. В сухом воздухе она быстро отдает влагу, распрямляется, и процесс преобразования химической энергии в механическую повторяется снова и снова.

Исследователи продемонстрировали, что фрагмент такой пленки массой 25 мг может поднимать груз (стеклянные слайды), превышающий его вес в 380 раз. Получаемую механическую энергию можно также преобразовать в электричество, соединив полимер с пьезоэлектриком. Выходная мощность подобной системы, в среднем, составляет 5,6 нановатт, электроэнергия может накапливаться в конденсаторах и использоваться для питания разнообразных микроэлектронных устройств, таких как датчики температуры и влажности.

Стаья об этом достижении вышла в номере Science от 11 января. Ученые продолжают работать над повышением эффективности преобразования механической энергии в электрическую — это позволит уменьшить размеры пленки, необходимой для питания электронных устройств.