Ko se je džip vrtel, so se njegove LED luči začele utripati in izklapljati. Toda namesto da bi baterija igrače prižgala luči, kot je mogoče pričakovati, je nanogenerator na pnevmatikah Jeepa nabiral energijo trenja, da bi jih poganjal.
Ta nanogenerator je sčasoma razvil inženirje na univerzi Wisconsin na Madisonu in univerzi Zhengzhou na Kitajskem, s čimer bi lahko resnično avtomobile naredili bolj učinkovite. Znanstveniki so s postavitvijo elektrod na pnevmatike ugotovili, kako zajeti energijo iz spreminjajočega se električnega potenciala med pnevmatikami in cesto. Ta vrsta energije je običajno zapravljena, vendar nanogeneratorji omogočajo, da jo poberejo in preusmerijo proti akumulatorju avtomobila, so nedavno poročali v reviji Nano Energy .
"Zelo sem navdušen nad tem, " pravi vodja projekta Xudong Wang, izredni profesor znanosti o materialih in tehniki na univerzi.
Nanogenerator deluje na principu, imenovanem triboelektrični učinek, pojasnjuje Wang. Triboelektrični učinek je naboj, ki nastane pri drgnjenju nekaterih vrst materialov. Statični šok, ki ga dobite po drgnjenju z nogami na preprogi, je primer, prav tako naboj, ki ga povzročijo gumijaste avtomobilske gume in asfaltne ceste, ko pridejo v stik.
Wang-ova ekipa že nekaj let eksperimentira z nanogeneratorji - elektrodami, ki pretvorijo mehansko energijo v električno energijo. Raziskovalci namestijo palične elektrode na površino pnevmatik avtomobila, da izkoristijo energijo in jo usmerijo nazaj proti akumulatorju avtomobila. Wang bi si na koncu želel, da bi tehnologija povečala učinkovitost električnih avtomobilov.
"Verjetno lahko izboljšamo kilometrino za 10 odstotkov, " pravi Wang. "Mislim, da si bodo to želeli vsi električni avtomobili."
Projekt bo treba razvijati še naprej, preden bodo avtomobilska podjetja lahko kupila. Avtomobilske pnevmatike bo treba bistveno preoblikovati, da bodo lahko vključevali nanogeneratorje. Z igračkami Jeep so na površino pnevmatik postavili le elektrode. Toda v pravem avtomobilu bi ta umestitev pomenila, da bi se elektrode skoraj takoj obrabile. Wang predvideva zasnovo pnevmatik, ki elektrode integrirajo neposredno v tekalne plasti. Toda to je velika prenova oblikovanja, ki bo trajala resno čas in denar. Wang načrtuje sodelovanje z inženirji, da bi ugotovil najboljši dizajn pnevmatik.
"Želim si predelati konfiguracijo in videti, kakšen je največji izkoristek, ki ga lahko dosežemo, " pravi Wang.
Igrač Jeep z nanogeneratorji na pnevmatikah (UW-Madison College of Engineering) Wang meni, da bodo nanogeneratorji pripravljeni za uporabo v resničnem svetu nekje v naslednjih desetih letih. Natančen čas bo odvisen od tega, kako težko je izdelovati različne pnevmatike in od tega, katere vrste proizvajalcev vozil so najbolj zainteresirane za uporabo tehnologije.
Wang pravi, da obstaja veliko različnih aplikacij za triboelektrične nanogeneratorje. Večina raziskav nanogeneratorjev se izvaja v Evropi ali Aziji, kjer raziskovalci TENG gledajo v različnih medijih. Skupina na Georgia Institute of Technology in dve kitajski univerzi je razvila zvitek, papirni nanogenerator za pridobivanje energije zvočnih valov. Nanogenerator bi lahko postavili v mobilni telefon, da bi črpal energijo iz človeških glasov. Druga ekipa je razvila nanogenerator, ki ga je mogoče vstaviti v čevelj in tako izkoristiti energijo pri hoji. Izum lahko potencialno napaja majhno elektroniko ali bi celo sčasoma posodil svojo moč omrežju. Na novo izumljen prozoren TENG zajame moč tekoče vode. Lahko bi ga vgradili v avtomobilska ali domača okna, da bi izkoristili moč dežja, kinetično energijo padajočega dežja.
Wang pravi, da so obetavni TENG tako rekoč malo ameriških znanstvenikov.
"Vlagatelji in zvezna vlada morajo razmišljati več o [TENG], " pravi Wang. "Obstaja veliko različnih načinov za varčevanje z energijo."
