В Висконсинском университете (UW-Madison) создана инновационная технология сбора и сохранения энергии, снижающая зависимость мобильных устройств от ограниченных ресурсов батарей. Профессор UW-Madison Том Крупенкин (Tom Krupenkin) и его коллега Эшли Тэйлор (J. Ashley Taylor) в статье для Scientific Reports описали конструкцию генератора, встраиваемого в подошву обуви. Он использует для генерирования электричества энергию, расходуемую человеком при ходьбе.

По теоретическим оценкам Крупенкина, при передвижении человека в тепловые потери в обуви уходит примерно 10 Вт энергии на каждую ногу.

«20 ватт при ходьбе это величина, с которой следует считаться, особенно, если сравнить её с требованиями к питанию у большинства современных мобильных устройств», — считает он. К примеру, обычный смартфон потребляет всего 2 Вт.

Однако, традиционные способы извлечения механической энергии малопригодны для процесса переноса веса с одной ноги на другую с его относительно малыми перемещениями и большими силами. Исследователям пришлось изобрести новый подход. Он использует эффект обратного электросмачивания (reverse electrowetting), который Крупенкин и Тэйлор открыли в 2011 году. Проводящая жидкость взаимодействует с покрывающей поверхность нанопленкой, в результате чего механическая энергия напрямую преобразуется в электрическую.

Но одно обратное электросмачивание не решило проблемы, так как оно требует источника переменной подачи механической энергии с относительно высокой частотой. В качестве такового авторы предложили «бурбулятор» (bubbler), собранный из двух пластин, между которыми находится проводящая жидкость. При нажатии на подошву сквозь отверстия в нижней пластине поступает газ под давлением, образуя пузырьки. Они растут и когда достигают другой пластины, лопаются. Этот повторяющийся процесс заставляет жидкость совершать высокочастотные циклические движения, эффективно генерируя электрический ток.

Прототип такого устройства в предварительных экспериментах производил примерно 10 Вт на квадратный метр, но теоретические прогнозы дают основания рассчитывать на увеличение удельной мощности на три порядка.

В настоящее время авторы ищут промышленного партнёра для созданного ими коммерческого стартапа InStep NanoPower. Они планируют использовать такой генератор для питания носимых гаджетов по кабелю, либо встраивать различные электронные устройства, к примеру хот-споты Wi-Fi, непосредственно в обувь. Действуя как посредник между беспроводной сетью и мобильным устройством такой хотспот может экономить ресурс аккумуляторов подключённых гаджетов, в результате чего их нужно будет заряжать в 10 раз реже.