Эти устройства способны вырабатывать энергию в неограниченных количествах, но пока в малых объемах. Ученые смогли получить энергию из теплового движения графена при комнатной температуре, что станет неисчерпаемым источником энергии для небольших устройств. При этом подходе используется рябь нанометрового размера — броуновское движение частиц, обнаруженное в графене, в результате которого появляется электрический ток. «Схема сбора энергии на основе графена может быть встроена в микросхему, чтобы обеспечить чистое, безграничное низковольтное питание для небольших устройств или датчиков», — говорит физик Пол Тибадо из Университета Арканзаса.
Исследование основывается на предыдущей работе той же лаборатории, в ходе которой ученые выяснили, что отдельно стоящий графен колеблется и изгибается, и это свойство можно использовать для получения энергии. «Происхождение этой ряби нанометрового размера пока остается загадкой», — пишут исследователи в своем отчете, отмечая, что рябь графена, похоже, возникает из-за взаимодействия субатомных частиц в материале. При разработке системы ученые использовали в цепи два диода, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC). Это позволяло току проходить через цепь в обоих направлениях, по разным путям.
В результате возникает пульсирующий постоянный ток, который может питать небольшие электронные устройства, а конструкция системы с двумя диодами помогает увеличить мощность передаваемой энергии. «Мы обнаружили, что поведение диодов при включении-выключении и переключении увеличивает мощность, а не снижает ее, как считалось ранее, — говорит Тибадо. — Скорость изменения сопротивления дает дополнительный фактор мощности».
Оказалось, что между графеном и схемой существует некая симбиотическая установка, которая позволяет избежать конфликта, вызываемого вторым законом термодинамики, поддерживая температуру и препятствуя передаче тепла. Другими словами, ток, протекающий в резисторе, не нагревает его. Теперь осталось придумать, как использовать новую систему на практике и накапливать получаемую энергию в конденсаторе для последующего использования. Однажды новая технология может заменить маломощные батареи, что откроет эру действительно возобновляемых источников энергии, не требующих замены.
