28 września 2022

Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology stworzyli nową folię polimerową, która pozwoli na wytwarzanie energii elektrycznej z pary wodnej. Materiał, po wchłonięciu niewielkiej ilości odparowanej wody, zmienia swój kształt. Powtarzający się cykl zwijania i rozwijania paska folii będzie można w niedalekiej przyszłości wykorzystywać do poruszania sztucznymi kończynami oraz zasilania prądem mikro- i nanourządzeń.


Nowy rodzaj folii uzyskano z połączenia dwóch różnych polimerów: polipirolu PPy oraz poliolu boranu. W tym nowym materiale polipirol pełni rolę matrycy zapewniającej elastyczne podparcie dla żelowego poliolu boranu, który pęcznieje absorbując wodę. Inżynierowie z MIT podkreślają, że dotychczas, próbując uzyskać folię reagującą z wodą, stosowali wyłącznie sam polipirol, co nie dawało zadowalających rezultatów. Dopiero połączenie obu polimerów wyraźnie poprawiło efektywność procesu zwijania i rozwijania się folii.
Zjawisko opiera się na gradiencie wody między środowiskiem w nią obfitującym a środowiskiem suchym. Jeżeli pasek folii o grubości 20 µm położymy na wilgotnej powierzchni, jego dolna warstwa zacznie absorbować wodę i pasek zacznie się zwijać. Potem spód wystawiony na oddziaływanie powietrza zacznie oddawać otoczeniu zgromadzoną wcześniej wilgoć, a tym samym folia będzie się prostowała. W ten prosty sposób energia chemiczna gradientu wody zostanie przekształcona w energię mechaniczną.
Naukowcy udowodnili, że ta specjalna folia może w niektórych sytuacjach zastąpić tradycyjne siłowniki, a nawet pełnić rolę niewielkich generatorów prądu. Testy wykazały, że ważący 25 mg wycinek folii może unieść ładunek szklanych płytek 380 razy cięższych od siebie samego lub przesunąć ładunek srebrnych drutów o masie 10-krotnie przewyższającej masę samej folii.
Energię mechaniczną materiału opracowanego w MIT można także przekształcić w energię elektryczną poprzez sprzęgnięcie folii polimerowej z materiałem piezoelektrycznym. Taki układ potrafi wygenerować średnią moc około 5,6 nanowatów, która może być przechowywana w kondensatorach małej mocy, służących do zasilania mikro- i nanourządzeń.
źródło: web.mit.edu