Bagi kebanyakan orang, listrik statis adalah gangguan yang agak menyakitkan. Namun, insinyur dalam beberapa tahun terakhir telah berupaya memanfaatkan fenomena yang tampaknya acak ini untuk menghasilkan sejumlah kecil listrik dengan murah dan mudah.
Sebagian besar listrik statis adalah produk dari "efek triboelectric, " yang terjadi ketika dua bahan bersentuhan dan elektron diperdagangkan di antara mereka. Ketika materi ditarik terpisah, cenderung ada ketidakseimbangan elektron yang tersisa, dengan beberapa atom dari materi mendapatkan elektron ekstra dari yang lain.
Ketidakseimbangan ini menciptakan muatan listrik pada bahan, dan atom bahan keinginan untuk kembali ke muatan netral berarti listrik telah lahir. Kejutan yang Anda dapatkan ketika menyentuh kenop pintu setelah berjalan melintasi karpet mewah adalah atom-atom tubuh Anda yang melepaskan elektron ekstra yang mereka kumpulkan dari karpet sehingga mereka dapat kembali ke muatan netral.
Triboelectricity tidak dapat diprediksi, tetapi insinyur dalam beberapa tahun terakhir telah menciptakan cara-cara inovatif untuk menangkap potensinya, mulai dari elektroda pada ban mobil hingga papan kayu yang membuat listrik statis ketika diinjak. Salah satu pelopor dalam bidang ini adalah insinyur Institut Teknologi Georgia Zhong Lin Wang, yang telah menciptakan generator triboelektrik dari berbagai bahan, termasuk polimer ultra-tipis yang dapat berfungsi sebagai layar sentuh, kain, dan bahkan botol soda daur ulang.
"Anda dapat menggunakan hampir semua bahan untuk tujuan ini, " kata Wang. Untuk pembuatan triboelektrik terbarunya, Wang mengambil bahan yang hanya akan diasosiasikan dengan listrik sama sekali — kertas. Sebagai seorang anak, Wang mengatakan dia bermain dengan kreasi rumit yang terbuat dari memotong dan melipat kertas. Seni Asia Timur ini, yang berawal ribuan tahun, disebut "kirigami, " yang diterjemahkan menjadi "kertas potong" (ini terkait erat dengan "origami" yang lebih terkenal, yang berarti melipat kertas).
"Itu mungkin bahan termurah [mungkin], " kata Wang tentang mengapa ia memilih kertas, "dan itu adalah bahan yang biodegradable dan aman yang kami gunakan setiap hari."
Wang dan timnya memotong amplas menjadi persegi panjang dengan laser dan menutupinya dengan lapisan tipis emas dan bahan konduktif lainnya. Kemudian mereka mengumpulkan empat persegi panjang menjadi bentuk belah ketupat tiga dimensi. Rhombi ini, yang dapat ditaruh di telapak tangan seseorang dan dilipat untuk disimpan dalam dompet atau saku, menghasilkan listrik ketika seseorang menekannya dengan jari-jari mereka. Ini membawa lapisan konduktif ke dalam kontak satu sama lain, membangun ketidakseimbangan elektron yang menyebabkan muatan statis. Meremas berulang kali pada perangkat kertas selama beberapa menit dapat menghasilkan sekitar 1 volt energi, yang cukup untuk mengisi daya arloji atau remote control nirkabel atau bahkan perangkat medis kecil selama beberapa menit dalam keadaan darurat, kata Wang.
Penggunaan Wang dari struktur kisi potong di dalam belah ketupat adalah "pendekatan cerdas untuk meningkatkan luas permukaan untuk generasi triboelektrik, " kata insinyur Universitas Michigan Max Shtein, yang telah menggunakan kirigami untuk membuat panel surya tiga dimensi yang dapat menangkap lebih banyak cahaya seperti matahari bergerak di langit. Insinyur listrik Universitas Columbia John Kymissis, yang, seperti Shtein, tidak terlibat dalam penelitian ini, juga memuji "desain pintar Wang untuk pembangkit energi dan struktur penyimpanan terintegrasi."
Wang, yang memiliki hak paten tertunda pada perangkat ini, berharap dapat mengembangkannya dalam beberapa tahun untuk berpotensi dijual sebagai pengisi daya sekali pakai yang murah atau, bahkan yang lebih penting, sebagai alat untuk mengajar anak-anak tentang cara kerja listrik.
"Mereka dapat menghasilkan daya dan menyalakan lampu, " kata Wang tentang potensi itu. "Semua barang bagus ini bisa mereka lakukan dengan struktur sederhana."
Pengisi daya kertas dijelaskan dalam edisi terbaru jurnal ACS Nano.
