Bezprzewodowe przesyłanie energii na odległość to marzenie inżynierów i fizyków, nad którym pracował ponad 130 lat temu Nikola Tesla. Teraz uczeni z University of Colorado Boulder (CU Boulder) tworzą kryształy, które mogą rozwinąć ten pomysł.
Czytaj też: Energię można przesyłać bezprzewodowo. Potwierdza to nowy eksperyment z wykorzystaniem mikrofal
Zespół uczonych pod kierunkiem prof. Ryana Haywarda opracował nowatorski i odporny materiał fotomechaniczny, który może przekształcić energię świetlną w pracę mechaniczną bez ciepła lub elektryczności. To oznacza nowe możliwości dla energooszczędnych, bezprzewodowych i zdalnie sterowanych urządzeń, np. dronów. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Materials.
Rezygnujemy z pośrednika, że tak powiem. Pobieramy energię świetlną i przekształcamy ją bezpośrednio w odkształcenia mechaniczne. Brzmi niesamowicie, ale to naprawdę działa. prof. Ryan Hayward
Kryształy, które uniosą 10000-krotność swojej masy
Innowacyjny materiał, o którym mowa, jest zbudowany z maleńkich kryształów organicznych, które zaczynają się zginać pod wpływem światła. Dzięki temu stanowią obiecującą alternatywę dla siłowników przewodowych i mogą być wykorzystane do bezprzewodowego sterowania lub zasilania maszyn. To nie wszystko, bo cały proces da się jeszcze usprawnić.
Praca zespołu prof. Haywarda to znaczny postęp w stosunku do wcześniejszych prób, podczas których krystaliczne ciała stałe zmieniające kształt w wyniku reakcji fotomechanicznych często pękały pod wpływem światła i były trudne do implementacji.
Czytaj też: Na to pracowaliśmy ponad cztery dekady. Energia wiatrowa z epokową wartością, a jak to wygląda w Polsce?
Innowacyjne kryształy są zawieszone w materiale polimerowym, który przypomina gąbkę ze względu na małe otwory. Ich elastyczność i łatwość kształtowania sprawiają, że są bardzo wszechstronne w różnych zastosowaniach. Gdy materiał zmienia kształt, działa jak silnik lub siłownik i przesuwa zgromadzony ładunek. Analizy wykazały, że kryształy mogą poruszać obiektami znacznie większymi niż one same, np. pasek o masie 0,02 mg z powodzeniem unosi nylonową kulkę o masie 20 mg.
Naukowcy z CU Boulder mają kilka pomysłów, jak cały proces można ulepszyć. Obecnie materiał może przejść ze stanu płaskiego do zakrzywionego tylko poprzez zginanie, a następnie rozginanie, ale można to zmienić. Podobnie jest ze zwiększeniem wydajności i maksymalizacją ilości wytwarzanej energii mechanicznej w porównaniu do energii świetlnej.
Mamy jeszcze wiele do zrobienia, szczególnie pod względem wydajności, zanim te materiały będą mogły naprawdę konkurować z istniejącymi siłownikami. Ale to badanie jest ważnym krokiem we właściwym kierunku i daje nam mapę drogową, jak możemy to osiągnąć w nadchodzących latach. prof. Ryan Hayward
