Даже одежда бывает умной. Как она вырабатывает электричество?
Прошли времена, когда одежда могла только согревать и прикрывать тело. Теперь она приносит пользу еще одним способом, ведь она способна... заряжать гаджеты! Суперткани вырабатывают электричество при движении и сохраняют/отдают тепло, в зависимости от погоды. «Моя энергия» собрала информацию о последних разработках в мире высокотехнологичного и «зеленого» гардероба.
В России родиной энергоэффективной одежды и обуви можно смело назвать Петербург. Молодые ученые из Северной столицы создали прототип умного одеяния и кроссовок, которые вырабатывают энергию при движении человека и благодаря разнице температур, а также имеют встроенный климат-контроль. То есть в такой обуви вам не будет жарко или холодно, если оделись не по погоде или она резко сменилась. Проект под названием Cyber Vestis потребовал не так много оборудования. Использовались трибоэлектрический генератор, органический элемент Пельтье, коннекторы и гибкие аккумуляторы. Исследования продолжаются.
Авторами подобных идей часто становятся молодые люди. Так, еще в 2014 году на Филиппинах 15-летний подросток придумал кроссовки, которые также вырабатывают электричество благодаря шагам. На создание нового источника энергии Ангело Касимиро вдохновили обстоятельства: дело в том, что в его родной стране электричество — роскошь, доступная далеко не всем. Молодой человек встроил в стельки генераторы, сделанные из двух физио-электрических дисков. Когда обладатель кроссовок идет, бежит, прыгает или как-то по-другому давит на диски, те вырабатывают энергию, которую можно использовать для зарядки телефонов, фонариков, радио и USB-устройств. Правда, минусом обуви была низкая эффективность — чтобы полностью «зарядить» кроссовки, нужно было 8 часов беспрерывно бежать.
Такие кроссовки, несомненно, пригодились бы в походах и путешествиях. Только представьте, что встроенный GPS-датчик отправляет сигнал о помощи — скольких несчастных случаев можно было бы избежать! Тем не менее, исследования в этой области продолжаются. В 2022 году другой 15-летний юноша, Лино Марреро из Техаса, создал нечто похожее. С детства он интересовался техникой и любил разбирать пульты от телевизоров и старые радиоприемники. Парню удалось создать «вставку» для обуви, которая собирает кинетическую энергию и преобразует ее электричество. Всего 12 минут ходьбы хватит для зарядки 10% аккумулятора смартфона. Позже он усовершенствовал свою технологию, сделав так, чтобы собранная энергия направлялась в блок питания USB — чтобы ее можно было использовать не сразу, а при необходимости.
Одежда и прочие девайсы тоже не отстают от прогресса. Энерговырабатывающие ткани обычно изготавливаются с использованием фотоэлементов или пьезоэлектрического материала, которые генерирует ток. Такой источник энергии — настоящая находка для туристов, любителей охоты, рыбалки и просто активного отдыха.
Один из таких прототипов был изобретен учеными из США и Китая. Ткань сплетена из волокон фоточувствительного материала, медных электродов малой толщины и полимера. Принцип такой же: электричество вырабатывается от солнца. Материал легкий и гибкий. Кроме одежды из такой ткани можно шить палатки, шторы — словом, все, что может поглощать солнечные лучи.
Но солнце и кинетическая энергия — далеко не все, из чего одежда может производить ток. Калифорнийские ученые предложили накладки, которые вырабатывают энергию из пота человека. Это, конечно, миллиджоули, однако их вполне хватит, чтобы заряжать часы, например. Для этого даже достаточно микрокапель, которые остаются после касаний пальцами экрана.
Еще одно направление работы — охлаждающая одежда. Сравнительно недавно спасение от жары изобрели китайские ученые. Материал забирает лишнее тепло, которое выделяет человек, и помогает «сбросить» его вовне. Его отличие от обычных тканей в том, что он не отражает, не рассеивает и не поглощает фотоны, а пропускает из насквозь. Умный материал окрестили «метафабрией». В него вставлены микроскопические частицы оксида титана, тефлона и полимолочной кислоты. Первые два компонента нужны для того, чтобы отражать от тела видимый и ультрафиолетовый свет, а третий — излучать инфракрасное излучение. Эффективность чудо-ткани доказали в ходе эксперимента. Авто, накрытое чехлом из метафабрии, оставили под палящим солнцем, и оно нагрелось до 30 градусов, в то время как без чехла машина нагрелась до 60.
Массовое использование охлаждающей одежды стало бы настоящим спасением в жаркое лето для половины планеты и помогло бы в разы уменьшить использование кондиционеров. И пусть в масс-маркете такой сегмент пока не представлен, есть надежда, что с развитием технологий умная одежда и обувь будут верно служить не только абстрактной экологии, но и людям.