Физика

Электричество нарисовали карандашом на бумаге

Схематическая иллюстрация эксперимента с применением термоэлектрического эффекта

Helmholtz-Zentrum Berlin

Ученые изобрели дешевый способ получения электричества с помощью обычной офисной бумаги, простого карандаша и специальной полимерной краски. Технология основана на термоэлектрическом эффекте – преобразовании разницы температур в электрическое напряжение. Исследование было опубликовано в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.

Новая разработка международной команды ученых позволяет получать электричество с помощью бумаги, содержащегося в грифеле карандаша графита и полимера. Исследователи из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (Германия) и Черновицкого национального университета имени Юрия Федьковича (Украина) выяснили, что термоэлектрический эффект позволяет получить электрический ток с помощью этих простых компонентов. Ученые нарисовали на обычной бумаге две пересекающиеся полоски: одну с помощью графитового карандаша, вторую с помощью полимерной краски (прозрачный полимер-проводник PEDOT:PSS). При нагревании разных участков бумаги до разных температур в месте слияния двух полосок образовался электрический ток.

Термоэлектрический эффект или эффект Зеебека был обнаружен 200 лет назад. Его суть состоит в том, что, если нагреть два проводящих материала до разных температур, в месте их контакта возникает электрическое напряжение. Современные электрогенераторы, основанные на эффекте Зеебека, используются в некоторых устройствах, однако широкого распространения технология не получила из-за высокой стоимости.

Термоэлектрический генератор, основанный на эффекте Зеебека

Ken Brazier/Wikimedia Commons

Наибольшего напряжения (14 мВ) удалось добиться при разнице температур в 50 °C. Однако уже при разнице в 20 °C напряжение достигло 1мВ (для сравнения – батарейка в обычных наручных часах выдает напряжение 1,5 В).

Ученые надеются, что в будущем технология станет широко распространеной благодаря низкой стоимости. По мнению исследователей, электрогенераторы такого типа можно будет не только печатать на обычной бумаге, но и, например, рисовать на человеческом теле.