Za večino ljudi je statična elektrika blago boleča nadloga. Vendar pa se inženirji v zadnjih letih trudijo izkoristiti ta na videz naključen pojav, da poceni in enostavno proizvede majhne količine električne energije.
Večina statične električne energije je produkt "triboelektričnega učinka", kar se zgodi, ko prideta v stik dva materiala in se med njima trguje z elektroni. Ko se materiali razcepijo, je običajno ostalo neravnovesje elektronov, pri čemer nekateri atomi materialov pridobijo dodatne elektrone kot drugi.
To neravnovesje ustvarja električni naboj na materialih, atomi materialov pa se želijo vrniti v nevtralen naboj, pomeni, da se je rodila električna energija. Šok, ki ga dobite, ko se dotaknete gumba po vratih, ko se sprehodite po plišasti preprogi, so atomi vašega telesa, ki odvajajo dodatne elektrone, ki so jih zbrali iz preproge, tako da se lahko vrnejo v nevtralen naboj.
Triboelektričnost je nepredvidljiva, vendar inženirji v zadnjih nekaj letih ustvarjajo inovativne načine za zajem njenega potenciala, od elektrod v avtomobilskih pnevmatikah do lesenih plošč, ki ob stopnji ustvarjajo statičnost. Eden od pionirjev na tem področju je bil inženir tehnološkega inštituta Georgia Zhong Lin Wang, ki je ustvaril triboelektrične generatorje iz najrazličnejših materialov, vključno z ultra tanki polimeri, ki bi lahko služili kot zasloni na dotik, tkanine in celo reciklirane steklenice soda.
"V ta namen lahko uporabite skoraj kateri koli material, " pravi Wang. Za svojo zadnjo triboelektrično kreacijo je Wang posegel po materialu, ki bi ga malo kdo sploh povezal z elektriko - papirjem. Kot otrok Wang pravi, da se je igral z zapletenimi kreacijami, narejenimi iz rezanja in zlaganja papirja. To vzhodnoazijsko umetnost, ki izvira več tisoč let, imenujemo "kirigami", kar v prevodu pomeni "rezani papir" (tesno je povezano s bolj znanim "origami", kar pomeni zlaganje papirja).
"To je verjetno najcenejši material [mogoče], " pravi Wang, zakaj je izbral papir, "in je biorazgradljiv in varen material, ki ga uporabljamo vsak dan."
Wang in njegova ekipa so z laserji razrezali brusni papir v pravokotnike in jih prekrili v tanke plasti zlata in drugih prevodnih materialov. Nato so pravokotnike sestavili v tridimenzionalne oblike rombov. Ti rombi, ki se lahko prilegajo dlani in se zložijo, da se shranijo v denarnici ali žepu, ustvarjajo elektriko, ko človek pritisne na njih s prsti. To privede prevodne plasti v stik med seboj, vzpostavi neravnovesje elektronov, ki povzroči statični naboj. Wang po večkratnem stiskanju na papirni napravi nekaj minut ustvari približno 1 volto energije, kar je dovolj, da nekaj ur napolnimo uro ali brezžični daljinski upravljalnik ali celo majhen medicinski pripomoček.
Wangova uporaba rezane rešetkaste strukture znotraj romba je bila "pameten pristop za povečanje površine triboelektrične generacije", pravi inženir univerze v Michiganu Max Shtein, ki je s kirigamijem ustvaril tridimenzionalne sončne panele, ki lahko zajamejo več svetlobe kot sonce se premika na nebu. Inženir elektrotehnike z univerze Columbia John Kymissis, ki tako kot Shtein ni bil vključen v to raziskovanje, se je tudi pohvalil za Wangov "pameten načrt za integrirano strukturo proizvodnje in shranjevanja energije."
Wang, ki ima za to napravo patent, upa, da se bo čez nekaj let razvil, da bi ga lahko prodali kot poceni polnilnik za enkratno uporabo ali, kar je še pomembneje, kot orodje za poučevanje otrok o delovanju električne energije.
"Lahko ustvarijo moč in prižgejo luči, " Wang pravi o potencialu. "Vse te dobre stvari, ki jih lahko naredijo s preprosto strukturo."
Polnilnik za papir je opisan v nedavni številki revije ACS Nano.
