Kako se džip kretao, njegova LED svjetla počela su bljeskati i ugašati. No umjesto da igračka baterija napaja svjetla, kao što se moglo očekivati, nanogenerator na Jeepovim gumama skuplja energiju trenja kako bi ih napajao.
Ovaj nanogenerator koji je razvio inženjeri sa Sveučilišta Wisconsin na Madisonu i Sveučilišta Zhengzhou u Kini, ovaj bi nanogenerator mogao s vremenom učiniti stvarne automobile učinkovitijima. Postavljajući elektrode na gume, znanstvenici su smislili kako uhvatiti energiju iz promjenjivog električnog potencijala između guma i ceste. Ova vrsta energije obično se troši, ali nanogeneratori omogućuju sakupljanje i preusmjeravanje prema akumulatoru automobila, nedavno su izvijestili u časopisu Nano Energy .
"Prilično sam uzbuđen zbog ovoga", kaže vođa projekta Xudong Wang, izvanredni profesor znanosti i materijala o sveučilištu.
Nanogenerator djeluje na principu koji se zove triboelektrični učinak, objašnjava Wang. Triboelektrični učinak je naboj koji dolazi od trljanja određenih vrsta materijala. Primjer je statički šok koji ste dobili nakon trljanja nogu u tepih, a to vrijedi i za gumu automobilskih guma i asfaltnih cesta kada dođu u kontakt.
Wangov tim već nekoliko godina eksperimentira s nanogeneratorima - elektrodama koje pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju. Istraživači postavljaju elektrode zakrpama dugačke elektrode na površinu guma automobila kako bi iskoristili energiju i usmjerili je natrag prema akumulatoru automobila. Wang bi u konačnici želio vidjeti kako tehnologija povećava učinkovitost električnih automobila.
"Vjerojatno možemo poboljšati kilometražu za 10 posto", kaže Wang. "Mislim da će svi električni automobili to željeti."
Projekt će biti potrebno dalje razvijati prije nego što automobilske kompanije mogu kupiti. Automobilske gume morat će biti značajno preuređene kako bi ugradile nanogeneratere. S igračkim džipom, ploče s elektrodama bile su samo postavljene na površini guma. Ali u stvarnom automobilu, taj bi položaj značio da će se elektrode istrošiti gotovo odmah. Wang predviđa dizajn guma koji integrira elektrode izravno u gazeće slojeve. Ali ovo je glavni kapitalni remont koji će potrajati ozbiljno vrijeme i novac. Wang planira surađivati s inženjerima kako bi smislio najbolji dizajn guma.
"Želim osmisliti konfiguraciju i vidjeti koja je maksimalna učinkovitost koju možemo postići", kaže Wang.
Igračka Jeep s nanogeneratorima na svojim gumama (UW-Madison College of Engineering) Wang misli da će nanogeneratori biti spremni za uporabu u stvarnom svijetu negdje u sljedećih deset godina. Točan raspored ovisit će o tome koliko je teško konstruirati različite gume i o tome koje su vrste proizvođača vozila najviše zainteresirane za primjenu tehnologije.
Postoji mnogo različitih primjena za triboelektrične nanogeneratere [TENGs], kaže Wang. Većina istraživanja nanogeneratora provedena je u Europi ili Aziji, gdje istraživači promatraju TENG u različitim medijima. Tim s Georgia Institute of Technology i dva kineska sveučilišta razvili su rolo-nanogenerator na papiru za prikupljanje energije zvučnih valova. Nanogenerator bi se mogao staviti u mobitel kako bi skupljao energiju iz ljudskih glasova. Drugi tim razvio je nanogenerator koji se može umetnuti u cipelu kako bi se iskoristila energija za hodanje. Izum može potencijalno pokrenuti malu elektroniku ili čak naposljetku posuditi snagu mreže. Novo izumljeni prozirni TENG bilježi snagu tekuće vode. Moglo bi se integrirati u prozore automobila ili kuće kako bi se iskoristila snaga kiše, kinetička energija pada kiše.
Kao što obećavaju TENG-ovi, relativno je malo američkih znanstvenika koji trenutno istražuju ovu vrstu istraživanja, kaže Wang.
"Ulagači i federalna vlada trebaju više razmišljati o [TENGs]", kaže Wang. "Postoji mnogo različitih načina za uštedu energije."
