Podlahy mohou být vyrobeny z libovolného množství udržitelných materiálů, což z nich obecně činí ekologický prvek v domácnostech i podnicích.
Nyní by podlaha mohla být ještě „zelenější“díky levné, jednoduché metodě vyvinuté materiálovými inženýry University of Wisconsin-Madison, která jim umožňuje přeměnit kroky na použitelnou elektřinu.
Xudong Wang, docent materiálové vědy a inženýrství na UW-Madison, jeho postgraduální student Chunhua Yao a jejich spolupracovníci zveřejnili podrobnosti o postupu 24. září v časopise Nano Energy.
Metoda dobře využívá běžný odpadní materiál: dřevěnou buničinu. Buničina, která je již běžnou součástí podlahových krytin, je částečně vyrobena z celulózových nanovláken. Jsou to drobná vlákna, která při chemickém ošetření produkují elektrický náboj, když se dostanou do kontaktu s neupravenými nanovlákny.
Když jsou nanovlákna zapuštěna do podlahy, jsou schopna produkovat elektřinu, kterou lze využít k napájení světel nebo nabíjení baterií. A protože dřevitá buničina je levný, hojný a obnovitelný odpad z několika průmyslových odvětví, podlahy, které obsahují novou technologii, by mohly být stejně dostupné jako běžné materiály.
I když existují podobné materiály pro využití energie kroků, jsou nákladné, nerecyklovatelné a ve velkém měřítku nepraktické.
Wangův výzkum se zaměřuje na využití vibrací k výrobě elektřiny. Po léta zkouší různé materiály ve snaze maximalizovat přednosti technologie zvané triboelektrický nanogenerátor (TENG). Triboelektřina je stejný jev, který produkuje statickou elektřinu na oblečení. Chemicky upravená celulózová nanovlákna jsou jednoduchou, levnou a efektivní alternativou pro využití tohoto široce existujícího mechanického zdroje energie, říká Wang.
Pokrok týmu UW-Madison je nejnovější v oblasti výzkumu zelené energie zvané „sběr energie u silnice“, která by v některých situacích mohla konkurovat solární energii – a nezávisí na příznivém počasí. Výzkumníci jako Wang, kteří studují způsoby získávání energie u silnic, vidí, že země má velký potenciál obnovitelné energie daleko za jejími omezenými zásobami fosilních paliv.
„Sběr energie u silnice vyžaduje přemýšlet o místech, kde je dostatek energie, kterou bychom mohli sklízet,“říká Wang. "Hodně jsme pracovali na získávání energie z lidských činností. Jedním ze způsobů je postavit něco, co na lidi navlékneme, a druhým způsobem je vybudovat něco, co má k lidem neustálý přístup. Země je nejpoužívanějším místem."
Podlahy s velkým provozem na chodbách a na místech, jako jsou stadiony a nákupní centra, které tuto technologii využívají, by mohly produkovat značné množství energie, říká Wang. Každá funkční část uvnitř takové podlahy má dva různě nabité materiály - včetně celulózových nanovláken a měla by být milimetr nebo méně tlustá. Podlaha může obsahovat několik vrstev funkční jednotky pro vyšší energetický výkon.
"Takže jakmile dáme tyto dva materiály dohromady, elektrony se pohybují z jednoho do druhého na základě jejich různé elektronové afinity," říká Wang.
Přenos elektronů vytváří nerovnováhu náboje, která se přirozeně chce napravit, ale když se elektrony vracejí, procházejí vnějším obvodem. Energie, kterou proces vytváří, je konečným výsledkem TENG.
Wang říká, že technologii TENG lze snadno začlenit do všech druhů podlah, jakmile bude připravena pro trh. Wang nyní optimalizuje technologii a doufá, že postaví vzdělávací prototyp na významném místě v kampusu UW-Madison, kde bude moci tento koncept předvést. Už ví, že by to bylo levné a odolné.
„Náš první test v naší laboratoři ukazuje, že funguje po miliony cyklů bez jakýchkoliv problémů,“říká Wang. "Tato čísla jsme ještě nepřevedli na rok života podlahy, ale myslím si, že s vhodným designem určitě přežije samotnou podlahu."
