8層の木材が必要です。8つはPDMS（ポリジメチルシロキサン）（接触時の電子受容体（「トリボネガティブ」））でスピンコートされ、もう8つは片面に成長したZIF-XNUMXのナノ結晶であるZIF-XNUMX（ゼオライトイミダゾレート）です。フレームワーク-XNUMX）は電子供与性（「トリボ陽性」）「金属有機フレームワーク」です。
「木材は基本的にトライボーンニュートラルです」とチューリッヒ工科大学とスイス連邦材料科学研究所の科学者グイド・パンザラサ氏は述べた。 テクノロジー （エンパ）。 「これは、木材には電子を獲得したり失ったりする実際の傾向がないことを意味します。したがって、課題は、電子を引きつけたり失ったりできる木材を作ることです。」
木が構造の中でダムスポンジであるというわけではありません。 代わりに、それは自然の摩擦電気材料に欠けている強度と靭性を提供し、これはTENG（摩擦電気ナノ発電機）の一種であるため、現在の生成にはその表面粗さが必要です。 成功するTENG表面は、対向する表面からの密接な接触を妨げる高いピークがなく、高い表面積のために高いナノスケールの粗さを持たなければなりません。
この場合1mmの厚さの木材は絶縁体としても機能し、摩擦活性面とシートの裏側の電極との間の伝導を防ぎます。
現在の世代では、シートは摩擦活性面が面するように操作されます（図を見る）、および外部と 回路 背面電極間に接続されています。
更新：仕組み
摩擦陽性のZIF-8木材が摩擦陰性のPDMS木材に押し付けられると、安定状態が達成されるまで電子がZIF-8木材の表面を横切って移動します。電荷はキャンセルされ、正味の外部電界はありません。
その後、シートが跳ね返ると、密接な表面接触が壊れ、PDMS-木材表面は取得した電子を保持します。
ZIF-8と密接に接触しないと、PDMS層の過剰な電子がZIF-XNUMXに負の電荷を与えます。
ZIF-8ウッドでは逆のことが起こり、ZIF-8層に正電荷が与えられます。
突然現れるこれらの8つの電荷の正味の効果は、電荷が中和されるまで、電子が背面電極（PDMS-木製電極からZIF-8-木製電極）の間を流れるようにすることです。電流のパルスがZIF-XNUMXから押し出されます。 -木材からPDMS-木材（フランクリン氏のこの混乱に感謝します…）
シートがもう一度押し合わされると、電流のパルスが逆方向に逆流します。これらのパルスが整流されて使用できるように保存されます。たとえば、研究者は電卓に電力を供給します。 TENGの動作の詳細については、以下を参照してください。
テストしたバルサ、トウヒ、イチイの木の中で、放射状にカットされたトウヒが最もよく機能し、24Nの力で押すと320Vの開回路と50μAの短絡が発生しました。 出力は最大1,500サイクルまで減少しませんでした。
「私たちの焦点は、比較的環境にやさしい手順で木材を摩擦電気にする可能性を実証することでした」とパンザラサ氏は述べています。 「スプルースは安価で入手可能であり、良好な機械的特性を備えています。 機能化のアプローチは非常に単純であり、産業レベルでスケーラブルにすることができます。 それはエンジニアリングの問題だけです。」
チームの次のステップは、使いやすく、より環境に優しい同様の機能を備えた化学コーティングを見つけることです。 「究極の目標は、すでに知られているものを超えた木材の可能性を理解し、将来の持続可能なスマートな建物のために新しい特性を備えた木材を可能にすることです」とパンザラサ氏は述べています。
を含む完全な情報 TENG操作の詳細な説明は、Matterに掲載された論文「効率的な摩擦電気ナノ発電機のための調整可能な摩擦極性を備えた機能化木材」で無料で入手できます。