運動エネルギーを電力に
今や私たちは多くのデバイスを持っており、どれも充電が必要です。ワイヤレス充電用の充電パッドも登場していますが、これらも依然としてコンセントにつながれています。多くの場合、充電方法はこの10年以上、ほとんど進化していません。
しかし今、バッファロー大学と中国科学院（CAS）の研究者たちが、この進化の次の段階を開発した可能性があります。電源コンセントに何も差し込む必要のない方法です。最近、学術誌Nano Energyに掲載された研究によると、必要なのは特殊な金属製の小片と、わずかな体の動きだけです。
その秘密は、摩擦帯電と呼ばれる現象にあります。多くの人が実際に目にした、あるいは感じたことのある現象です。摩擦帯電は、ある材料が帯電するのは、別の材料とこすれ合うように接触した後です。
そう、そのとおりです。静電気の大半はこのようにして起こります。たとえば、うっかり人に触れたときに小さな電気ショックを感じることがあります。いえ、ここで言っているのは感情的なショックではありませんよ。
こうした接触帯電を実用的な電源に変えるのはかなり難しく、これについて調べた研究もこれまでにあります。材料の製造が難しかったり、費用対効果が低かったりすることがよくありました。研究者たちが開発した金属製の小片は、こうした課題を克服するとされています。
動きで発電
この小片は、薄い金の層2枚でポリジメチルシロキサンというシリコーン系ポリマーを挟んだ構造です。このポリマーは通常、コンタクトレンズやシリー・パティーに使われます。金の層の片方を引き伸ばしてから放すと、しわが寄ります。再び力を加えると、金の層とポリマーの間に動きが生じ、摩擦が発生します。
「これによって金の層の間を電子が行き来します。摩擦が大きいほど、発生する電力も大きくなります」と、筆頭著者であるCAS半導体研究所の教授、Yun Xu氏はプレスリリースで述べています。研究者たちによると、この摩擦は指のごくわずかな動きでも生じます。
研究の実証実験では、研究者たちは長さわずか1.5 cm（0.6インチ）、幅1 cm（0.4インチ）の金属製の小片を使いました。この小さな小片は124ボルトを発生させ、最大電流と電流密度は赤色LEDライト48個を同時に点灯させるのに十分でした。この技術はまだ実用化には至っていませんが、研究者たちは、近いうちにこの材料が動きだけでスマートフォンなどのスマート機器を充電できるようになることを期待しています。
「コンセントにつながれたり、携帯充電器を持ち歩いたりするのが好きな人はいません。人体は豊富なエネルギー源です。『それを利用して、自分たちで電力を生み出せないだろうか』と考えました」と、筆頭著者でバッファロー大学の電気工学准教授であるQiaoqiang Gan氏はプレスリリースで述べています。
Gan氏と同僚たちは、この摩擦帯電デバイスの性能向上を目指すと同時に、小片が生み出すエネルギーを蓄えるための携帯型バッテリーの開発にも取り組む予定です。
