과학자팀이 액체의 분자 운동을 이용하여 안정적인 전류를 생성하는 장치를 개발했습니다. 이러한 혁신은 나노기술을 강화하고 외부 힘에 영향을 받지 않는 청정 에너지에 새로운 차원을 제공할 수 있습니다. 파동에너지 기술은 검증된 발전기술이지만, 지구상의 모든 액체 분자는 액체가 정지해 있는 동안에도 에너지를 담고 있습니다. 분자 규모에서 원자와 이온은 항상 움직입니다. 이 나노 규모의 움직임으로 생성되는 능력을 수확할 수 있다면 반드시 중요한 새로운 에너지원이 될 것입니다.
작가 Luan Yucheng은 "지구에는 많은 양의 공기와 액체가 있으며, 이를 성공적으로 수확하면 사회에 막대한 에너지를 생산할 수 있습니다."라고 말했습니다. 이번 주 AIP Publishing의 "APLMaterials"에 게재된 기사에서 Luan Yucheng과 그의 동료들은 액체 내 분자의 자연적인 움직임에서 에너지를 포착할 수 있는 분자 에너지 수확 장치를 테스트했습니다. 그들의 연구는 분자 운동이 안정적인 전류를 생성하는 데 사용될 수 있음을 보여줍니다.
장치를 만들기 위해 연구원들은 압전 물질의 나노 어레이를 액체에 담그고 바다에서 흔들리는 해초처럼 액체의 움직임으로 나노 어레이를 움직이게 했습니다. 이 경우에만 눈에 보이지 않는 분자 규모에서 움직임이 있었고 나노어레이는 산화아연으로 만들어졌습니다. 산화아연 소재는 압전 특성을 갖고 있기 때문에 선택되었습니다. 즉, 움직이는 동안 잔물결이 생기거나 구부러지거나 변형될 때 기전력이 발생합니다.
Luan Yucheng은 "잘 연구된 압전 재료인 산화아연은 나노위스커를 포함한 다양한 나노구조를 쉽게 합성할 수 있습니다. 나노위스커는 칫솔의 강모와 유사하게 많은 나노와이어로 구성된 깔끔하고 질서정연한 구조입니다."라고 말했습니다.
이러한 에너지 수확기는 이식형 의료 기기와 같은 나노기술의 기반을 마련하는 데 사용될 수 있으며, 본격적인 발전기 및 킬로와트 규모의 에너지 생산으로 확장될 수도 있습니다. 장치의 주요 설계 특징은 외부 힘에 의존하지 않는다는 점이며, 이는 판도를 바꾸는 청정 에너지원으로서의 잠재력을 높입니다.
"분자 열 운동 수집기 장치는 외부 자극이 필요하지 않으며 이는 다른 에너지 수확기에 비해 큰 이점입니다"라고 Luan은 말했습니다. "현재 전기 에너지는 주로 바람 에너지, 물 에너지, 태양 에너지 등과 같은 외부 에너지원에서 얻습니다. 이 연구는 액체 분자의 열 운동을 통해 전기 에너지를 생성할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 이는 물리적 시스템의 내부 에너지에서 비롯되며 일반적인 기계 운동과 본질적으로 다릅니다."
연구원들은 이미 다양한 액체, 고성능 압전 재료, 새로운 장치 아키텍처를 테스트하고 장치를 확장하여 장치의 에너지 밀도를 높이는 설계의 다음 단계를 진행하고 있습니다.
"우리는 가까운 미래에 이 새로운 시스템이 인간이 전기 에너지를 얻는 데 없어서는 안 될 방법이 될 것이라고 믿습니다."