Новый материал смог превратить пот в энергию

Рохит Немани, 17 лет, в течение трех лет занимается бегом по пересечённой местности в команде школы Кокс Милл. Бег жарким летом в Конкорде, Северная Каролина, заставит кого угодно осознать, насколько сильно может потеть человеческое тело. Пот, конечно, охлаждает кожу. Но иногда этого недостаточно. «Каждый год множество спортсменов подвергают себя риску перегрева, обезвоживания и теплового удара из-за тренировок в жарком климате», — говорит Рохит.

Принцип действия новой ткани

Однажды во время бега (конечно), подростку пришла в голову идея использовать пот для энергопитания улучшенной системы охлаждения.

Пот — это не просто вода и запах. В нём также есть соли. Эти соли представляют собой электрически заряженные частицы, которые могут производить энергию при контакте с электродом — устройством, которое проводит электричество. Если бы Рохит смог вплести электроды в ткань футболки, то можно было бы использовать эти соли для выработки электроэнергии.

Затем он применил бы это электричество для питания активно охлаждающей ткани, которую поместил бы в тело толстовки. Когда эта ткань получает немного электроэнергии, она забирает пот с кожи и распространяет его. Это увеличивает поверхность воды, которая испаряется, чтобы сохранять прохладу. Начните потеть, и солёная влага приведёт в действие охлаждающую ткань, говорит Рохит. «Когда она охлаждает вас, вы меньше потеете». Это, в свою очередь, отключает питание ткани. Затем, когда кто-то снова начинает потеть, электричество возвращается, и охлаждающая ткань вновь приступает к работе.

Сделать толстовку лучше

Первым трюком в создании его улучшенной толстовки было выяснить, как вплетать в неё такие материалы, как углерод и цинк. Они передали бы электричество, созданное с помощью пота. Оказывается, это нелегко. Поэтому Рохит отправил письма университетам поблизости в поисках ученого, который позволил бы ему иметь доступ к специальным 3D-принтерам. Наконец он получил ответ от Джесси Джура из Университета в Рэли штата Северная Каролина. Джур дал возможность студенту использовать свое оборудование для печати углеродом и присоединения к его ткани цинковых частиц, что позволило ей проводить электричество.

Теперь у Рохита есть ткань, которая может вырабатывать электричество из пота. Внутренний хлопковый слой впитывает влагу из кожи, что известно как капиллярное действие. Следующий слой — полиэстер. Будучи гидрофобным, он отталкивает воду. Это распространяет пот, позволяя ему вступать в контакт с углеродными и цинковыми электродами. Соли из пота вступают в реакцию с углеродом и цинком, впечатанными в футболку, производя небольшое количество электроэнергии.

Залив искусственный пот (соль и воду) на прототип рукава футболки, Рохит обнаружил, что полмиллилитра пота (одна десятая чайной ложки) может вырабатывать напряжение от 0,6 до 0,7 вольт.
При соединении электродов в этом рукаве с металлической пряжей — нитями, которые могут проводить электричество — эти парциальные вольты складывались. Сейчас Рохит получает около 1,7 вольт с рукава. Этого достаточно для питания активно охлаждающей ткани.

Рохит привез образец своей новой системы толстовки на Международную научно-техническую ярмарку Intel. Этот конкурс был создан Society for Science & the Public в 1950 году и до сих пор проводится этой организацией. (Общество также публикует Новости науки для студентов.) Ярмарка этого года была организована Intel. В ней приняли участие более 1800 студентов из 80 стран, которые поделились своими научными выставочными проектами, отмеченными наградами.

На сегодняшний день Рохит разработал только один рукав. В конце концов он надеется соединить проводящий электричество рукав и ткань с активным охлаждением в полный прототип толстовки. Он уже изменил дизайн ткани, чтобы сделать ее гибкой и эластичной — идеальной для спортивной одежды. Чтобы толстовка была лёгкой, он также хочет уменьшить количество углерода и цинка, которые используются для производства электроэнергии. И не волнуйтесь, толстовку уже можно стирать.

Подросток думает о множестве людей, которые могли бы захотеть такую супер-прохладную толстовку. «Очевидно, это спортсмены, пытающиеся улучшить свои результаты», — отмечает он. Он также указывает на «людей в армии и всех, кто работает на улице во время жары», кто может подвергнуться риску теплового удара. Рохит надеется, что его толстовка поможет им, выжав чуть больше прохлады из каждой капли пота.