Новини26 квітня 2021ruUK

Учені змінили хімічний склад дерева, щоб відкрити йому можливість проводити електроенергію

Науковці зі Швейцарії розробляють потенційний метод генерування дерев’яної електрики, пише портал «Аграрії Разом».

Донедавна дерево вважалось одним з матеріалів з найнижчим показником електропровідності. Вона коливається залежно від вологості, породи дерева, напрямку волокон і температури, однак здатність проводити електричний струм сухого дуба настільки незначна, що його використовували як ізоляційний матеріал.

Однак учені з Державного дослідницького університету ETH Zurich у співпраці зі швейцарською Федеральною лабораторією Empa створили дерев’яну губку, яка працює, мов крихітний генератор.

Відштовхуючись від п’єзоелектричного ефекту деревини, вони змінили її хімічний склад, щоб вилучити всі «стримувальні» елементи й досягти найбільшого генерування струму. Як пояснює провідний дослідник лабораторії Empa Френсіс Шварц: «Дерево також має природний п'єзоелектричний ефект, але генерує лише дуже низьку електричну напругу, якщо його стискати».

Щоб змінити міцність дерева й зробити його більш пластичним і схожим на губку, ученим довелось втрутитись в його хімічний склад. Клітинні стінки деревини мають три складових елементи: лігнін, геміцелюлозу й власне целюлозу. Саме лігнін відповідає за «стійкість» дерева, він необхідний у процесі росту, зв’язує клітини й запобігає згинанню та спресовуванню жорстких целюлозних фібрил.

Інго Бюргерт і його команда з ETH Zurich помістили деревину в суміш перекису водню та оцтової кислоти, які знищили лігнін, залишивши білу, пластичну дерев’яну губку, що складається з переплетених шарів целюлози й легко піддається зовнішньому впливу, стискаючись, але не ламаючись.

Такий матеріал можна стискати, а він повертатиметься в первісну форму. Більш того, його здатність до генерації електричної напруги зростає на 85 разів вище.

Для експерименту був використаний зразок кубічної форми з довжиною сторони 1,5 см, який стабільно видавав напругу 0.63 В навіть після 600 циклів навантаження. А ось пластина з 30 таких кубиків, на яку тиснули масою 80 кг, змогла забезпечити енергією рідкокристалічний дисплей.

Команда з Державного дослідницького університету ETH Zurich уже давно працюють з деревиною, розширюючи можливості цього природного матеріалу. Раніше їм вдалось створити водовідштовхувальний, надміцний і навіть намагнічувальний зразки. Зараз вони розглядають більш екологічний спосіб створення дерев’яного генератора. Для цього дослідники залучили паразитичний гриб Ganoderma applanatum, що делікатно розкладає лігнін і геміцелюлозу в деревині. Хоча, екологічний зразок показує нижчі результати, ніж хімічно створений, однак учені впевнені, що зможуть покращити його ефективність.

Наразі вони шукають потенціальне використання такої електричної п’єзи, як альтернативного джерела енергії, застосування його як накопичувача або сенсора, що вкаже на присутність струму, медичного датчика тиску та, навіть, розглядають варіант створення підлоги, ходіння по якій буде генерувати електричний струм, аналогічно до вітряків і водяних млинів.

Тільки аутентифіковані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть, будь ласка.