Отходы для богатства: Pomelo Peel можно использовать для выработки электроэнергии и чувствительных устройств

Помело — это большой цитрусовый фрукт, обычно выращиваемый в юго -востоке и восточной Азии. Он имеет очень толстую кожуру, которая обычно отбрасывается, что приводит к значительному количеству пищевых отходов. В новом исследовании, опубликованном в ACS Applied Materials & InterfacesУниверситет Иллинойса Урбана-Шампейн Исследователи изучают способы использования биомассы от отходов Pomelo-Peel для разработки инструментов, которые могут питать небольшие электрические устройства и контролировать биомеханические движения.

«Есть две основные части кожуры Помело — тонкий внешний слой и толстый белый внутренний слой. Белая часть мягкая и ощущается как губча Масла или пектин, но мы хотели воспользоваться естественной пористой, губчатой ​​структурой кожуры.

«Если мы сможем подключить кожуру до продуктов с более высокой стоимостью вместо того, чтобы просто выбрасывать ее, мы можем не только уменьшить отходы от производства, потребления и сока, но и создать большую ценность из пищевых и сельскохозяйственных отходов»,-сказал Copecy Co -Аутстор И-Ченг Ван, доцент кафедры продовольственной науки и питания человека, часть Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук в Иллинойсе.

Плод Pomelo обычно весит от 1 до 2 килограммов (от 2 до 4,5 фунтов), а кожура составляет от 30 до 50% от этого. В исследовании исследователи отделили кожуру от плоти и удалили самый внешний слой. Оставшаяся густая губчатая белая кожура была разрезана на более мелкие кусочки и высыхала, чтобы сохранить свою уникальную трехмерную, пористую структуру, а затем хранилась в различных условиях влажности.

Проанализировав химический состав и механические свойства пилировки, исследовательская группа использовала его для создания устройств, которые могут преобразовать механическую энергию в электроэнергию и служить в качестве датчиков движения.

«Эти устройства используют принцип контактной электрификации. Это может звучать сложным, но на самом деле это довольно просто, и мы сталкиваемся с ним все время. Например, когда мы касаемся дверной ручки, особенно зимой, иногда мы чувствуем шоки. Механизм — это контактная электрификация, или трибуэлектрификация — Tribo ‘означает втирание.

«Когда два материала протираются друг против друга, статическое электричество может образовываться из -за передачи зарядов между ними. Мы хотели изучить, сможем ли мы собрать и использовать это электричество», — сказал Ван.

Исследователи использовали биомассу Pomelo-Peel и пластиковую (полиимидную) пленку в качестве двух трибуэлектрических слоев, которые вступают в контакт, когда присутствует внешняя сила. Они прикрепили электрод с медной фольгой к каждому из этих слоев и оценили, насколько хорошо полученное устройство может преобразовать внешнюю механическую энергию в электричество.

Просто нажав эти трибоэлектрические устройства на основе Pomelo-Peel своими пальцами, они могут осветить около 20 светодиодов (светодиоды). Они также продемонстрировали, что калькулятор или спортивные часы могут работать исключительно этими механическими силами без необходимости внешнего электричества, когда устройство интегрировано с системой управления мощностью, которая включает в себя блок накопления энергии.

«Это приложение имеет большой потенциал для преобразования в противном случае энергии в полезной электроэнергии. Мы также обнаружили, что благодаря естественной пористой структуре Помело Пила трибуэлектрические устройства, основанные на нем Это может быть прикреплено к человеческому организму для биомеханического мониторинга », — объяснил Ван.

При прикреплении к различным частям тела датчики проверки концепции исследователей смогли контролировать биомеханическое движение, такие как движения суставов и паттерны походки. Это было связано с тем, что движения различных частей тела могут привести к контактной электрификации между трибоэлектрическими слоями, генерируя различные электрические сигналы, соответствующие различным движениям. Эта возможность имеет большой потенциал для предоставления ценной информации для медицинских и физических специалистов по реабилитации.

«Эта работа подчеркивает захватывающие возможности для превращения пищевых отходов в устройства и материалы с добавленной стоимостью. По потенциально замену или дополнение к невозобновляемым аналогам и сокращению отходов, она может значительно способствовать долгосрочному устойчивости, и мы будем продолжать изучать больше возможностей для Upcycling Пищевые и сельскохозяйственные отходы », — сказал Ван.