Деревянная мембрана превращает тепло тела в электричество

Команда, возглавляемая исследователями из Мэрилендского университета, создала устройство, работающее на ионах и способное в будущем собирать тепло тела для выработки энергии.

Группа работала под руководством Лянбина Ху, Роберта Брибера, Тяна Ли и Сиддхартхы Даса, сообщает sciencedaily.com. Она превратила кусок дерева в гибкую мембрану, генерирующую энергию из того же типа электрического тока (ионов), который использует человеческое тело. Процесс возможен благодаря заряженным стенкам каналов и другим уникальным свойствам наноструктуры растительного сырья. Технология позволяет использовать небольшой перепад температур для эффективного генерирования ионного напряжения.

Результаты исследования опубликованы в Nature Materials.

В деревьях формируются наномерные каналы, составляющие основу сети, передающей воду между листьями и корнями. Ученые использовали эти структуры для управления ионами. Они работали с липой – быстрорастущим видом с низким влиянием на экологию. Из древесины удалили лигнин и гемицеллюлозу. Для мембраны осталась гибкая целлюлоза, превратившаяся из 1-го типа во 2-й – ключевой фактор для улучшения ионной проводимости.

Структуру окружили платиновыми электродами, а в целлюлозу ввели натриевый электролит. Он регулировал поток ионов в каналах и генерировал электронный сигнал.

«Заряженные стенки создают электрическое поле, появляющееся на нановолокнах. Оно помогает эффективно управлять движением электронов при перепадах температур», — сказал Ли, первый автор работы.

Ионы натрия из электролита входят в выровненные каналы, появившиеся благодаря преобразованию кристаллической структуры целлюлозы и диссоциации поверхностных функциональных групп.

«Мы впервые показали, что такие мембраны могут использоваться для выработки электричества. Структура, представляющая собой расширяющиеся массивы выровненных волокон целлюлозы, управляет ионами за счет наножидкостных систем, увеличивает возможности наноионных технологий», — подытожил Ли.