Dotykové displeje budou vytvářet elektřinu !?

Dotykové displeje budou vytvářet elektřinu !? 2012-9-30

Jednou z největších slabin dnešních mobilních zařízení je velmi vysoká energetická náročnost a s ní spojená nízká výdrž. To by se ale mohlo změnit s příchodem nové technologie a z našich smartphonů a tabletů by se mohly stát efektivnější a ekonomické přístroje díky dotekovým obrazovkách, které by mohly samy vytvářet elektřinu.

Vědci totiž narazili na novou technologii umožnující vytváření malých dávek elektrického proudu zachycováním elektrického náboje vznikajícího při tření 2 vrstev plastů. Vytvoření displeje využívajícího tuto technologii by tak do budoucna mohlo být klíčové. Podle regenta Školy materiálové vědy a inženýrství Georgijského technického institutu Zhon Lin Wanga je princip této technologie již dlouho znám a, na rozdíl od předchozích technologií senzorů, dokáže převádět jakoukoliv mechanickou energii v našem okolí na střídavý elektrický proud.

Proces výroby je podle vědců velmi dostupný, ekonomicky přívětivý a dá se flexibilně škálovat. Výroba začíná tvorbou silikonové formy s obráceným vzorcem, který zlepšuje tření, pomocí tradiční fotolitografie. Do formy je potom nalita směs kapalného PDMS elastomeru, ze které se tepelným procesem vytvoří tenký film na stěnách. Tímž vznikne jedna vrstva potřebná k výrobě displeje a uchytí se na elektrodovou část z oxidů cínu a india (ITO). Tato vrstva se následně spojí s vrstvou z polyethylenteraflátu (PET) a PDMS a zakryje se dalšími vsrtvami PET uchycenými na oxidu ITO.

Postup výroby triboelektrického generátoru

A jak tato technologie funguje? Triboelektrický generátor operuje, když se vrstva jednoho materiálu, s tendencí vydávat elektrony, tře o druhou vrstvu materiálu, který má tendenci elektrony přijímat. Proto je nutné vytvořit vrstvy ze dvou různých materiálů, které simulují dvě různé elektrody. Hned, jakmile se tyto vrstvy začnou třít jedna o druhou, jsou odděleny mechanickou silou. To mezi nimi vytvoří vzduchovou kapsu, která izoluje náboj vzniklý na jedné vrstvě. Neustálým třením a oddělováním těchto vrstev může generátor vytvářet slabý střídavý proud.

Proud vytvořený třením dvou hladkých ploch však není dostatečně silný, a tak bylo dalším úkolem vědcu najít povrchovou úpravu, která by vytvořený proud maximalizovala. Po prostudování vzorce z řad, krychlí a jehlanů se podařilo pomocí hladké vrstvy a vrstvy s úpravou, která na povrchu vytvořila vzor z jehlanů, generovat proud o velikosti 0,13 mikroampér a napětí 18 voltů na jeden centimetr čtvereční.

Generátory dokáží operovat až několik stovek tisíc cyklů a mohou tak být použity na mnoha místech, a to nejen jako zdroj napájení pro dotykovou obrazovku, ale také pro vytvoření ultra citlivých ze 75 % transparentních senzorů dotyků. Síla, která by totiž vznikla například i po dopadu pírka nebo kapky na generátor, by vytvořila nízký elektrický proud, který by mohl být následně detekován a senzory by tak mohly zaznamenat tlak o 13 milipascalech. Tým také pracuje na vylepšení této technologie, které by umožnilo ukládat vytvořený proud do baterií.

Dočkáme se používání podobných technologií v našich telefonech? Při dnešním zatížení elektrické sítě a stále větších nárocích, cenách paliv a stále probíhající ekonomické krizi, by nebyly podobné technologie k zahození. Výrobci by se mohli pro jednou odpoutat od války procesorů, displejů a co nejrychlejších sítí a mohli by podobné technologie implementovat.

Zdroj: Georgie Tech Research News

Petr Plachý

Blázen do mobilního života, Androidu, Google a HTC. Fanatický anti-fanatik marně se snažící o rozšíření objektivity. Na Dotekománii si od něj většinou počtete o Androidu, soudech, patentech a hrách. Také jej můžete nalézt na FI Masarykovy Univerzity, kde svadí nekonečný boj o vývojářskou budoucnost.