Ученые из Университета штата Айова построили устройство, которое имитирует ветви и листья тополя и вырабатывает электричество, когда его искусственные листья раскачиваются на ветру.Майкл Макклоски, доцент кафедры генетики, развития и клеточной биологии, который руководил разработкой устройства, сказал, что эта концепция не заменит ветряные турбины, но технология может создать нишу на рынке для небольших и визуально ненавязчивых машин, которые превращают ветер в электричество. .«Возможные преимущества здесь — эстетика и меньший масштаб, что может позволить сбор энергии вне сети», — сказал Макклоски недавно в своей лаборатории ISU. «Мы решили ответить на вопрос, можно ли получить полезное количество электроэнергии из чего-то, похожего на растение.
Ответ -« возможно », но эта идея потребует дальнейшего развития».Макклоски сказал, что вышки сотовой связи в некоторых городских районах, таких как Лас-Вегас, были замаскированы под деревья с листьями, которые служат только для улучшения эстетической привлекательности башни. По его словам, использование энергии этих листьев повысит их функциональность.
В статье, опубликованной в этом месяце в рецензируемом научном журнале PLOS ONE, исследовательская группа ISU углубляется в мир биомиметики или использования искусственных средств для имитации естественных процессов. Эта концепция вдохновила на новые подходы к таким разнообразным областям, как информатика, производство и нанотехнологии.Маловероятно, что многие люди примут прототип из лаборатории Макклоски за настоящее дерево. Устройство имеет металлическую решетку, с которой свисает десяток пластиковых лоскутов в виде листьев тополя.
Кертис Мошер, младший научный сотрудник штата Айова и соавтор статьи, сказал, что это не такой уж большой скачок от прототипа, построенного исследователями, к гораздо более убедительному искусственному дереву с десятками тысяч листьев, каждое из которых производит электричество. ветровая энергия.«Это определенно выполнимо, но фокус в том, чтобы добиться этого без ущерба для эффективности», — сказал Мошер. «Требуется дополнительная работа, но есть пути».Небольшие полоски специализированного пластика внутри стеблей листьев высвобождают электрический заряд при сгибании движущимся воздухом. Такие процессы известны как пьезоэлектрические эффекты.
Листья хлопкового дерева были смоделированы, потому что их сплющенные стебли листьев заставляют лезвия колебаться в регулярном порядке, что оптимизирует выработку энергии с помощью гибких пьезоэлектрических полос.Эрик Хендерсон, профессор генетики, развития и клеточной биологии, который также работает в исследовательской группе, предвидит будущее, в котором биомиметические деревья помогут привести в действие бытовую технику.По словам Хендерсона, такая биомиметическая технология может стать рынком для тех, кто хочет иметь возможность генерировать ограниченное количество энергии ветра без необходимости в высоких и загроможденных башнях или турбинах.Но Макклоски сказал, что воплощение этого видения в реальность означает поиск альтернативных средств механического преобразования в электрическую или схемы преобразования энергии ветра в полезную электроэнергию.
Пьезо метод, принятый для экспериментов ISU, не достиг той эффективности, которая необходима технологии для конкуренции на рынке.Пьезоэлектричество было очевидным местом для начала, потому что материалы широко доступны, сказал Хендерсон. Но для следующего шага потребуется новый подход.Другие методы преобразования, такие как трибоэлектричество или генерация заряда за счет трения между разнородными материалами, работают с аналогичной эффективностью и могут питать автономные датчики.
Однако Макклоски сказал, что для создания практического устройства потребуется гораздо большая эффективность и дальнейшие исследования.