В предыдущих исследованиях группа ученых из Южной Кореи, включая профессора Сангмина Ли из Школы машиностроения Университета Чун-Анг (Республика Корея), всесторонне изучила несколько наногенераторов, которые могут эффективно собирать энергию ветра на низких скоростях. «В ходе исследования нас интересовало, что произойдет, если на трибоэлектрический наногенератор попадет ветер высокой скорости или высокого давления. Поэтому мы изготовили структуру трибоэлектрического наногенератора, вдохновленную турбиной Теслы, которая может работать с воздухом высокого давления, и проанализировали данные. На основе этих результатов мы наблюдали эффект статического заряда частиц: частицы в воздухе также могут генерировать поверхностный заряд на трибоэлектрическом слое», — отмечает доктор Ли.
Теперь группа исследователей под руководством доктора Сангмина Ли, в которую входят Се-Хун Чонг, Чануи Ли и Сунхан Ким из Университета Чун-Анг; Донвон Со и Джихун Чонг из Национального технологического института Кумо (KIT), Республика Корея; Хёнсок Ён из Массачусетского технологического института (MIT), США; Цзун-Хонг Лин из Национального университета Тайваня использовал этот эффект для разработки генератора электроэнергии, созданного по образцу турбины Теслы, способного генерировать электрический ток на основе электростатического разряда (ЭСР) с использованием воздуха высокого давления. Результаты их новаторской работы были опубликованы в онлайн-журнале Advanced Energy Materials 28 декабря 2025 года. Это первое исследование, демонстрирующее генерацию электроэнергии за счет статического эффекта частиц с использованием структуры турбины Теслы. Предложенное устройство может работать исключительно на сжатом воздухе и использует его электростатические заряды и вязкостную силу для достижения высокой производительности.
Доктор Ли объясняет механизм работы их технологии: «Вязкостная сила сжатого воздуха вызывает вращательное движение внутри устройства. Трибоотрицательные и трибоположительные слои внутри приобретают поверхностный заряд от статического эффекта частиц без необходимости фрикционного скольжения, что позволяет работать аналогично бесконтактным трибоэлектрическим генераторам. Это облегчает генерацию электроэнергии за счет электростатической индукции во вращающихся электродах, а вращение без трения обеспечивает высокочастотные пиковые выходы». Исследователи проанализировали эффект статического разряда частиц, создаваемый их инновацией, путем измерения передаваемого заряда сжатого воздуха и проведения картирования трибоэлектрического слоя с помощью электростатической микроскопии.
Используя этот эффект, генератор, созданный по образцу турбины Теслы, генерировал до 800 В и 2,5 А высокого электростатического разряда на частоте 325 Гц при высокой скорости вращения 8472 оборота в минуту. В этом исследовании команда также продемонстрировала, что их генератор может успешно питать различные электронные устройства, способствовать сбору влаги из воздуха и удалять пыль из воздуха с высокой производительностью.
Что касается практического применения, разработанное в данной работе устройство может использоваться в промышленных условиях, где обычно образуются большие объемы сжатого воздуха и происходит потеря воздушного потока. Более того, благодаря высокому выходному напряжению это устройство может использоваться для питания различных электронных устройств или регулирования влажности и количества пыли в воздухе путем генерации отрицательных ионов. Наконец, эта работа может послужить источником вдохновения для множества междисциплинарных исследований, охватывающих широкий спектр промышленных применений, которые используют концепцию генерации электроэнергии на основе статического эффекта частиц.
По материалам: eurekalert.com