Исследователи из Университета KAUST в Саудовской Аравии показали небольшой фотодетектор, самостоятельно обеспечивающий себя энергией — прообраз будущих поколений автономных систем, таких как удалённые и имплантируемые сенсоры, нанороботы и носимые электронные гаджеты.

«Мы использовали трибоэлектрический эффект для извлечения энергии из простых движений», — говорит руководитель работы Хусам Альшариф (Husam Alshareef).

Трибоэлектрические наногенераторы (TENG) берут механическую энергию из окружающей среды и преобразует её в электричество. Группа KAUST скомбинировала в своём устройстве TENG на основе кремнийорганического полимера полидиметилсилоксана (PDMS) и органометаллический галоидный перовскит, исполняющий функцию фотодетектора.

В оптимизированной конструкции применяются два многослойных полимерных листа, разделённых небольшим зазором. На один лист нанесена сверхтонкая плёнка перовскита, а другой содержит слой PDMS. При физическом воздействии, например, постукивании пальцем, поверхности смыкаются, приобретая разность электрических потенциалов.

В испытаниях такой сенсор продемонстрировал отличную чувствительность к падающему свету, в том числе низкой интенсивности. Использование в его конструкции гибких и прозрачных полимерных материалов позволило сохранять работоспособность даже после тысячи циклов изгибания.

Кроме того, группа из KAUST разработала носимый браслет, вырабатывающий и накапливающий энергию для питания устройств, осуществляющих мониторинг здоровья. Трибоэлектрический наногенератор и суперконденсаторы из материала MXene они заключили в эластичную и водонепроницаемую силиконовую оболочку. Микродвижения запястья изменяют зарядовый баланс между электродами TENG, что позволяет устройству генерировать электрический ток.