Ces images montrent comment les surfaces de magnésie (bloc supérieur) et de titanate de baryum (bloc inférieur) réagissent lorsqu'elles entrent en contact l'une avec l'autre. Les déformations de réseau résultantes dans chaque objet contribuent à la force motrice derrière le transfert de charge électrique pendant le frottement. Crédit :James Chen, Université de Buffalo
Insatisfait de la durée de vie de la batterie de votre smartphone ?
Je le pensais.
L'aide pourrait être sur le chemin de l'un des plus courants, encore mal compris, formes de production d'électricité :électricité statique.
"Presque tout le monde a zappé le doigt sur une poignée de porte ou vu des cheveux d'enfant coller à un ballon. Pour incorporer cette énergie dans notre électronique, nous devons mieux comprendre les forces qui l'animent, " dit James Chen, Doctorat., professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial de l'École d'ingénierie et des sciences appliquées de l'Université de Buffalo.
Chen est co-auteur d'une étude dans le numéro de décembre de la Journal d'électrostatique cela suggère que la cause de ce phénomène ébouriffant est de minuscules changements structurels qui se produisent à la surface des matériaux lorsqu'ils entrent en contact les uns avec les autres.
La découverte pourrait finalement aider les entreprises technologiques à créer des sources d'alimentation plus durables et plus durables pour les petits appareils électroniques.
Soutenu par un 400 $, 000 bourse de la Fondation nationale des sciences, Chen et Zayd Leseman, Doctorat., professeur agrégé de génie mécanique et nucléaire à la Kansas State University, mènent des recherches sur l'effet triboélectrique, un phénomène dans lequel un matériau se charge électriquement après avoir été en contact avec un matériau différent par friction.
L'effet triboélectrique est connu depuis l'Antiquité, mais les outils pour le comprendre et l'appliquer ne sont devenus disponibles que récemment en raison de l'avènement des nanotechnologies.
"L'idée que présente notre étude répond directement à cet ancien mystère, et il a le potentiel d'unifier la théorie existante. Les résultats numériques sont cohérents avec les observations expérimentales publiées, " dit Chen.
La recherche menée par Chen et Leseman est un mélange de disciplines, y compris la mécanique des contacts, mécanique des solides, la science des matériaux, génie électrique et fabrication. Avec des modèles informatiques et des expériences physiques, ils conçoivent des nanogénérateurs triboélectriques (TENG), capables de contrôler et de récupérer l'électricité statique.
"La friction entre vos doigts et l'écran de votre smartphone. La friction entre votre poignet et votre montre connectée. Même la friction entre votre chaussure et le sol. Ce sont de grandes sources d'énergie potentielles que nous pouvons exploiter, " dit Chen. " En fin de compte, cette recherche peut augmenter notre sécurité économique et aider la société en réduisant notre besoin de sources d'énergie conventionnelles. »