Взаимодействие между живыми организмами и искусственными технологиями представляет собой один из самых увлекательных секторов в мягкая робототехника (био)гибрид. Теперь группа ученых изИтальянский технологический институт (IIT) Генуи создала систему, которая при интеграции в растения способна генерировать энергию как из ветра, так и из капель дождя. Вкратце: искусственный лист.
Устройство работает под дождем и ветром, производя достаточно электроэнергии для питания светодиодных фонарей и самообслуживания. Потенциальные области применения этого революционного искусственного листа включают использование в сельском хозяйстве и мониторинге окружающей среды. Оптимальным является оценка здоровья растений и погодных условий.
Как работает искусственный лист ИИТ Генуи?
Для работы устройство вставляется в листья настоящего растения. Искусственный лист (или, может быть, лучше говорить о «бионическом листе»?) имеет на нижней стороне слой силиконового эластомера, который генерирует и собирает статические заряды, вызванные движением листьев. На верхней стороне находится слой фторированного этиленпропилена (ФЭП).
Фабиан Медер, исследователь IIT, специализирующийся на биомиметической мягкой робототехнике, объясняет: «Когда листья движутся на ветру, две поверхности соприкасаются и расходятся, создавая статические заряды на кутикуле листа и на нашем устройстве. Эти заряды индуцируются во внутренней клеточной ткани растения, генерируя ток, который мы можем собирать с помощью электрода, вставленного в ткань растения».
Тесты
Чтобы протестировать систему сбора энергии, ученые интегрировали искусственный лист в листья живого олеандра. Это позволило им оценить его способность производить энергию. Результаты показывают, что отдельные капли воды генерируют скачки напряжения и тока. более 40 вольт и 15 микроампер, что достаточно для прямого питания 11 светодиодов. Эта же конструкция способна собирать энергию ветра за счет колебаний листьев.
Барбара Маццолай, директор лаборатории робототехники в IIT, говорит: «Результаты показывают, что устройство может собирать энергию ветра и дождя по отдельности или одновременно, действуя как умножитель функции энергии или датчик с автономным питанием».
Искусственный лист: возможные применения
По словам исследователей, новое устройство способно генерировать больше электроэнергии, чем существующие системы сбора энергии, которые полагаются исключительно на энергию ветра. Особенно во влажных условиях. В настоящее время команда работает над дальнейшим улучшением характеристик искусственного листа путем внесения изменений в конструкцию. Первыми целями улучшения являются форма электродов и используемые материалы.
«Мы подали патентную заявку на технологию и анализируем потенциальные рынки», — рассказывает Маццолаи, один из авторов исследования (что я ссылаюсь на вас здесь). «Однако необходимы дополнительные исследования, прежде чем определить конечный продукт. Например, мы хотим детально протестировать систему в самых разных условиях на улице, при ветре и дожде».
