Bagi kebanyakan orang, elektrik statik adalah gangguan yang sedikit menyakitkan. Walau bagaimanapun, jurutera dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah berusaha untuk memanfaatkan fenomena seolah-olah rawak ini untuk menjana sejumlah kecil tenaga elektrik dengan mudah dan mudah.
Kebanyakan elektrik statik adalah hasil daripada "kesan triboelektrik, " yang berlaku apabila dua bahan bersentuhan dan elektron didagangkan di antara mereka. Apabila bahan-bahan itu ditarik, terdapat cenderung ketidakseimbangan elektron yang tersisa, dengan beberapa atom bahan mendapatkan elektron tambahan daripada yang lain.
Ketidakseimbangan ini menghasilkan caj elektrik pada bahan-bahan, dan bahan-bahan 'atom yang ingin kembali ke cas neutral bermakna elektrik telah dilahirkan. Kejutan yang anda dapat apabila menyentuh pintu doorknob selepas berjalan di atas karpet yang mewah adalah atom badan anda yang mengeluarkan elektron tambahan yang mereka kumpulkan dari permaidani supaya mereka boleh kembali ke cas neutral.
Triboelectricity tidak dapat diramalkan, tetapi jurutera dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah mencipta cara inovatif untuk menangkap potensinya, dari elektrod di tayar kereta ke papan kayu yang membuat statik ketika melangkah. Salah satu pelopor dalam bidang ini ialah jurutera Institut Teknologi Georgia, Zhong Lin Wang, yang telah mencipta penjana triboelektrik dari pelbagai bahan, termasuk polimer ultra-nipis yang boleh berfungsi sebagai skrin sentuh, kain dan juga botol soda kitar semula.
"Anda boleh menggunakan hampir apa-apa bahan untuk tujuan ini, " kata Wang. Untuk penciptaan triboelektrik terkininya, Wang mencapai beberapa bahan yang akan dikaitkan dengan elektrik di semua kertas. Sebagai seorang kanak-kanak, Wang berkata dia bermain dengan ciptaan yang rumit yang diperbuat daripada kertas potong dan lipat. Kesenian Asia Timur ini, yang berumur ribuan tahun, dipanggil "kirigami, " yang diterjemahkan kepada "memotong kertas" (ia berkait rapat dengan "origami" yang lebih terkenal, yang bermaksud kertas lipat).
"Mungkin bahan paling murah [mungkin], " kata Wang tentang mengapa dia memilih kertas, "dan ia adalah bahan biodegradable dan selamat yang kami gunakan setiap hari."
Wang dan pasukannya memotong kertas pasir ke segi empat tepat dengan laser dan menutupnya dalam lapisan nipis emas dan bahan konduktif lain. Kemudian mereka memasang segi empat tepat menjadi bentuk rombus tiga dimensi. Ini rhombi, yang boleh muat di tangan telapak tangan dan lipat sehingga disimpan dalam dompet atau poket, menjana elektrik apabila seseorang menekan pada mereka dengan jari mereka. Ini membawa lapisan konduktif kepada satu sama lain, membina ketidakseimbangan elektron yang menyebabkan caj statik. Berulang-ulang memerah pada peranti kertas selama beberapa minit boleh mencipta kira-kira 1 volt tenaga, yang cukup untuk mengenakan jam atau alat kawalan jauh wayarles atau bahkan alat perubatan kecil selama beberapa minit dalam keadaan kecemasan, kata Wang.
Penggunaan struktur kisi pemotongan Wang di dalam rombus adalah "pendekatan pintar untuk meningkatkan kawasan permukaan untuk penjanaan triboelektrik, " kata jurutera University of Michigan, Max Shtein, yang telah menggunakan kirigami untuk menghasilkan panel solar tiga dimensi yang dapat menangkap lebih banyak cahaya matahari bergerak di langit. Jurutera elektrik Universiti Columbia, John Kymissis, yang, seperti Shtein, tidak terlibat dalam penyelidikan ini, juga telah memuji "reka bentuk bijak" Wang untuk penjanaan tenaga dan struktur penyimpanan bersepadu.
Wang, yang mempunyai paten yang belum selesai pada peranti ini, berharap dapat melihatnya berkembang dalam beberapa tahun untuk berpotensi dijual sebagai pengecas pakai buang yang murah atau, lebih penting lagi, sebagai alat untuk mengajar kanak-kanak tentang bagaimana kerja elektrik.
"Mereka boleh menjana kuasa dan menyalakan lampu, " kata Wang yang berpotensi. "Semua benda baik ini boleh dilakukan dengan struktur yang mudah."
Pengecas kertas dijelaskan dalam isu terbaru jurnal ACS Nano.
