Cần có hai lớp gỗ, một lớp được phủ spin với PDMS (polydimethylsiloxan) - chất nhận điện tử khi tiếp xúc ('tribo-âm') - và lớp còn lại với các tinh thể nano ZIF-8 được phát triển trên một bề mặt - ZIF-8 (zeolitic imidazolate framework-8) là một khung kim loại-hữu cơ tặng điện tử ('tribo-positive').
Nhà khoa học Guido Panzarasa của ETH Zürich và Phòng thí nghiệm Khoa học Vật liệu và Liên bang Thụy Sĩ cho biết: “Gỗ về cơ bản là ba xương trung tính”. Công nghệ (Empa). “Điều đó có nghĩa là gỗ không có xu hướng thu hoặc mất electron thực sự, vì vậy thách thức đặt ra là tạo ra loại gỗ có khả năng thu hút và mất electron.”
Không phải rằng gỗ là một miếng bọt biển câm trong cấu trúc. Thay vào đó, nó cung cấp sức mạnh và độ dẻo dai mà các vật liệu ba điện tự nhiên thiếu, và độ nhám bề mặt của nó là cần thiết cho thế hệ hiện tại vì đây là một dạng TENG (máy phát điện nano ba điện). Một bề mặt TENG thành công phải có độ nhám quy mô nano cao để có diện tích bề mặt cao, không có đỉnh cao sẽ ngăn cản sự tiếp xúc gần với các bề mặt đối lập.
Gỗ, trong trường hợp này dày 1mm, cũng đóng vai trò là chất cách điện, ngăn cản sự dẫn điện giữa các mặt hoạt động tribo và các điện cực ở mặt sau của các tấm.
Đối với thế hệ hiện tại, các tấm được vận hành với bề mặt hoạt động tribo của chúng phải đối mặt (xem sơ đồ), và với bên ngoài mạch kết nối giữa các điện cực phía sau.
Cập nhật: Cách hoạt động
Nếu gỗ ZIF-8 tribo dương bị ép vào gỗ PDMS âm tribo, các điện tử sẽ truyền qua bề mặt gỗ ZIF-8 cho đến khi đạt được trạng thái ổn định - các điện tích bị triệt tiêu và không có điện trường ngoài thuần.
Nếu sau đó các tấm được cho phép bung ra, tiếp xúc bề mặt thân mật sẽ vỡ ra và bề mặt gỗ PDMS giữ các điện tử thu được của nó.
Nếu không tiếp xúc gần với ZIF-8, các điện tử dư thừa trong lớp PDMS sẽ mang lại cho nó một điện tích âm.
Điều ngược lại đã xảy ra với gỗ ZIF-8, tạo cho lớp ZIF-8 của nó một điện tích dương.
Hiệu ứng thực của hai điện tích này đột ngột xuất hiện là làm cho các electron chuyển động giữa các điện cực phía sau (điện cực gỗ PDMS sang điện cực gỗ ZIF-8) cho đến khi các điện tích bị trung hòa: một xung dòng điện đã được đẩy từ ZIF-8 -wood to PDMS-wood (cảm ơn rất nhiều vì sự nhầm lẫn này, ông Franklin…)
Khi các tấm giấy được ép lại với nhau một lần nữa, một xung dòng điện chạy ngược lại theo hướng khác, và chính những xung này được chỉnh lưu và lưu trữ để sử dụng - ví dụ, các nhà nghiên cứu đã cấp nguồn cho một máy tính. Xem bên dưới để biết mô tả chi tiết hơn về hoạt động của TENG.
Trong số các loại gỗ balsa, vân sam và thủy tùng được thử nghiệm, vân sam được cắt theo hướng tâm hoạt động tốt nhất, tạo ra mạch hở 24V và ngắn mạch 320μA khi bị ép với lực 50N. Sản lượng không giảm lên đến 1,500 chu kỳ.
Panzarasa cho biết: “Trọng tâm của chúng tôi là chứng minh khả năng điều chỉnh gỗ bằng các quy trình tương đối thân thiện với môi trường để tạo ra nó bằng điện tribonat. “Vân sam rẻ và sẵn có và có các đặc tính cơ học thuận lợi. Cách tiếp cận chức năng hóa khá đơn giản và nó có thể mở rộng ở cấp độ công nghiệp. Đó chỉ là vấn đề kỹ thuật. ”
Bước tiếp theo của nhóm là tìm ra các lớp phủ hóa học có chức năng tương tự, dễ sử dụng và thân thiện với môi trường hơn. Panzarasa cho biết: “Mục tiêu cuối cùng là tìm hiểu những tiềm năng của gỗ ngoài những thứ đã biết và tạo điều kiện cho gỗ có những đặc tính mới cho các tòa nhà thông minh bền vững trong tương lai”.
Thông tin đầy đủ, bao gồm một mô tả chi tiết về hoạt động của TENG, có sẵn mà không cần thanh toán trong bài báo 'Gỗ đã được chức năng hóa với độ tam cực có thể điều chỉnh được cho các máy phát điện nano ba cực hiệu quả', được xuất bản trên tạp chí Matter.