Химики из России создали чернила для печати "батареек" на одежде

Российские ученые создали особую краску из наночастиц, которой можно печатать своеобразные "электрогенераторы" прямо на одежде, вырабатывающие ток при хождении по улице и других действиях человека, передает пресс-служба Российского научного фонда.

Набор из светодиодов и питающий его электрогенератор, преобразующий механические колебания в электрический ток

Физики научились эффективно извлекать электричество из энергии трения.

Речь идет о так называемых пьезоэлектрических генераторах – приборах, способных преобразовать энергию движения и механических деформаций в электрический ток. В последние годы ученые активно обсуждают возможность использования таких систем для уменьшения потерь электричества на промышленных предприятиях, а также "встройки" подобных генераторов в одежду или подошву обуви для подзарядки мобильных гаджетов и телефонов.

Феномен возникновения электрического тока при сжатии или механической деформации определенных материалов, так называемый пьезоэлектрический эффект, был открыт в конце 19 века французскими физиками Жаком и Пьером Кюри. За последующие полтора века данное свойство нашло свое применение как в быту — в виде источника напряжения в зажигалках и чувствительного элемента в микрофонах, так и в науке, где пьезоэлектрический эффект используется для сверхточного манипулирования микроскопическими приборами.

Как рассказывает Александр Виноградов, химик из университета ИТМО, большинство подобных устройств изготавливается сегодня из достаточно твердых и негибких материалов, таких как кремний или керамика, которые очень сложно наносить на одежду или обувь.

Несколько лет назад профессор Андрей Холкин из Университета Авейро (Португалия) нашел решение этой проблемы. Он обнаружил, что кристаллы, выращенные из молекул определенных аминокислот, являются сильными пьезоэлектриками, способными вырабатывать больше тока, чем это удается делать их кремниевым и керамическим аналогам в подобных обстоятельствах.

Возник вопрос, как объединять подобные кристаллы в более крупные структуры, которые можно применять на практике. Ответ на него химики из ИТМО случайно нашли, разрабатывая новые методы "печати" органическими наночастицами.

В ходе этих экспериментов ученые использовали обычный струйный принтер для изготовления сложных полимерных наноструктур, состоящих из коротких белковых молекул. В их роли выступали две молекулы аминокислоты фенилаланина, "склеенные" друг с другом.

В прошлом, как отмечает Виноградов, ученые неоднократно пытались использовать подобные короткие белковые структуры для создания более сложных объектов, однако им мешало то, что они плохо контролировали то, в какую сторону поворачивались молекулы и какую форму принимала итоговая структура. Струйный принтер, после небольшой модификации его прошивки, управляющей формой капель, смог неожиданно легко решить эту проблему.

Вирусный генератор электричества, вырабатывающий ток при механической деформации частиц вирусов

Экспериментируя с "нанопринтером", ученые случайно создали материал, который обладал почти столь же сильными пьезоэлектрическими свойствами, как и одиночные кристаллы органических молекул, открытые Холкиным. Более того, этот гибкий пьезоэлектрик, как показали первые опыты с ним, не уступал по своим качествам лучшим керамическим и кремниевым "конкурентам".

Как отмечают химики, другим большим плюсом их технологии является то, что ее можно внедрить в производство, используя уже существующие промышленные принтеры и другие устройства, способные распылять краску или растворы разных жидкостей.