Новости26 апреля 2021RUuk

Ученые изменили химический состав дерева, чтобы открыть ему возможность проводить электроэнергию

Исследователи из Швейцарии разрабатывают потенциальный метод генерирования деревянного электричества, пишет портал «Аграрии Вместе».

До недавнего времени дерево считалось одним из материалов, с низким показателем электропроводности. Она колеблется в зависимости от влажности, породы дерева, направления волокон и температуры, однако способность проводить электрический ток сухого дуба настолько незначительна, что его использовали как изоляционный материал.

Однако ученые из Государственного исследовательского университета ETH Zurich в сотрудничестве со швейцарской Федеральной лабораторией Empa создали деревянную губку, которая работает, как крошечный генератор.

Отталкиваясь от пьезоэлектрического эффекта древесины, они изменили ее химический состав, чтобы удалить все «сдерживающие» элементы и достичь наибольшего генерирования тока. Как объясняет ведущий исследователь лаборатории Empa Фрэнсис Шварц: «Дерево имеет также природный пьезоэлектрический эффект, но генерирует очень низкое электрическое напряжение, если его сжимать».

Чтобы изменить прочность дерева и сделать его более пластичным и похожим на губку, ученым пришлось вмешаться в его химический состав. Клеточные стенки древесины имеют три составляющих элемента: лигнин, гемицеллюлозу и собственно целлюлозу. Именно лигнин отвечает за «устойчивость» дерева, он необходим в процессе роста, связывает клетки и предотвращает сгибание и прессование твердых целлюлозных фибрилл.

Инго Бюргерт и его команда из ETH Zurich поместили древесину в смесь перекиси водорода и уксусной кислоты, которые уничтожили лигнин, оставив белую пластичную деревянную губку, состоящую из переплетенных слоев целлюлозы и легко поддающуюся внешнему влиянию, сжимаясь, но не ломаясь.

Такой материал можно сжимать, а он будет возвращаться в первоначальную форму. Более того, его способность к генерации электрического напряжения растет на 85 раз выше.

Для эксперимента был использован образец кубической формы с длиной стороны 1,5 см, который стабильно выдавал напряжение 0,63 В даже после 600 циклов нагрузки. А вот пластина из 30 таких кубиков, на которую давили массой 80 кг, смогла обеспечить энергией жидкокристаллический дисплей.

Команда из Государственного исследовательского университета ETH Zurich уже давно работают с древесиной, расширяя возможности этого природного материала. Ранее, им удалось создать водоотталкивающий, сверхпрочный и даже намагничивающейся образцы. Сейчас они рассматривают более экологичный способ создания деревянного генератора. Для этого исследователи привлекли паразитический гриб Ganoderma applanatum, деликатно раскладывающий лигнин и гемицеллюлозу в древесине. Хотя, экологический образец показывает более низкие результаты, чем химически созданный, однако ученые уверены, что смогут улучшить его эффективность.

Сейчас они ищут потенциальное использование такой электрической пьезы, как альтернативного источника энергии, применения его в качестве накопителя или сенсора, который укажет на присутствие тока или медицинского датчика давления. Они даже рассматривают вариант создания пола, хождение по которой будет генерировать электрический ток, аналогично ветрякам и водяным мельницам.

Только аутентифицированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.