Może nie słyszeliście jeszcze o perowskitach w obwodach IT, a tymczasem najnowsze prace prowadzone na Uniwersytecie w Oulou mogą sprawić, że już niedługo staną się one tematem powszechnej dyskusji. Perowskity – rodzinę minerałów (ferroelektryki wypełnione maleńkimi dipolami elektrycznymi) – odkrył w 1839 r. na Uralu, w części łańcucha górskiego leżącego na terenie Rosji, Gustav Rose. Najbardziej znane są ze swojej roli w sektorze energii fotowoltaicznej, w którym perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne są cenione za opłacalność, elastyczność i łatwość produkcji.
Perowskity stosowane w ogniwach fotowoltaicznych są jednak tylko jedną z wielu istniejących odmian. Cechują się odpowiednimi właściwościami, by efektywnie przekształcać energię słoneczną na elektryczną. Natomiast inni członkowie tej rodziny potrafią pozyskiwać energię ze zmian temperatury i ciśnienia, które mogą być wytwarzane przez ruch.
Chodzi o to, że wiele perowskitów potrafi czerpać wiele rodzajów energii – ale tylko jeden w danym momencie, nie kilka na raz. Jednak w większości przypadków postaci energii, takie jak ciepło, światło słoneczne czy ruch, są ciągłe. Korzystanie wyłącznie z jednej z tych postaci do zasilania na przykład czujników biometrycznych czy inteligentnych zegarków jest zatem nierealne.
I tu pojawiają się KBNNO, specyficzny rodzaj perowskitów badany przez naukowców finansowanych w ramach projektu NEXTGENERGY, który jest w stanie pozyskiwać różne postaci energii jednocześnie. Chociaż istnieją już urządzenia, które też to potrafią, ale wymagają one w tym celu zastosowania różnych materiałów. KBNNO radzą sobie z tym samodzielnie.
Wcześniejsze badania koncentrowały się na fotowoltaicznych i ogólnych ferroelektrycznych właściwościach KBNNO. W ramach bieżących prac, prowadzonych kilkaset stopni poniżej temperatury zamarzania, udało się już ustalić, że temperatura wywołuje zmiany w KBNNO, których dipole tracą wyrównanie, co powoduje wzbudzenie prądu elektrycznego. Ładunek elektryczny gromadzi się zgodnie z kierunkiem, w jakim dipol jest ustawiony, a odkształcenie materiału powoduje, że niektóre regiony przyciągają albo odpychają ładunki, wytwarzając ponownie prąd.
To czego nie było jeszcze wiadomo, to jak materiał zachowa się w temperaturze wyższej od temperatury otoczenia. Naukowcy z projektu NEXTGENERGY nie tylko zamierzali wypełnić tę lukę w wiedzy, ale uczynili to, skupiając się na innych właściwościach KBNNO związanych z temperaturą i ciśnieniem.
Doświadczenia przeprowadzone przez zespół pokazują, że choć KBNNO radzą sobie dosyć dobrze z wytwarzaniem energii elektrycznej z ciepła i ciśnienia, inne perowskity są lepsze. Naukowcy wykazali także, że skład KBNNO można zmodyfikować, aby poprawić właściwości piro- i piezoelektryczne. „Możliwe, że wszystkie właściwości można dostroić do maksymalnego punktu” – stwierdził Yang Bai, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie” na Uniwersytecie w Oulou.
Yang Bai wraz z zespołem już pracuje nad tym udoskonalonym materiałem. W ciągu najbliższego roku naukowcy mają nadzieję zbudować prototyp urządzenia pozyskującego energię z wielu źródeł, które mogłoby trafić na rynek już w ciągu kilku kolejnych lat.
„To da impuls do rozwoju Internetu rzeczy i inteligentnych miast, w których zużywające energię czujniki i urządzenia mogą być zrównoważone” – zauważył Bai. Tego typu urządzenia, które nie potrzebowałyby wtyczek ani baterii, mogłyby rzeczywiście wyznaczyć początek nowej ery dla producentów inteligentnych urządzeń.
Więcej informacji:
NEXTGENERGY
CORDIS
poleca:
