Saat Jeep berguling, lampu LED mulai menyala dan mati. Tapi alih-alih baterai mainan itu menyalakan lampu, seperti yang bisa diduga, seorang nanogenerator di ban Jeep memanen energi gesekan untuk bahan bakar mereka.
Dikembangkan oleh para insinyur di University of Wisconsin di Madison dan Zhengzhou University di China, nanogenerator ini akhirnya dapat membuat mobil nyata lebih efisien. Dengan menempatkan elektroda pada ban, para ilmuwan telah menemukan cara untuk menangkap energi dari potensi listrik yang berubah antara ban dan jalan. Jenis energi ini biasanya terbuang sia-sia, tetapi nanogenerator memungkinkan untuk memanennya dan mengarahkannya ke aki mobil, mereka baru-baru ini melaporkan dalam jurnal Nano Energy .
"Saya sangat senang dengan ini, " kata pemimpin proyek Xudong Wang, seorang profesor ilmu dan teknik material di universitas.
Nanogenerator bekerja berdasarkan prinsip yang disebut efek triboelectric, Wang menjelaskan. Efek triboelectric adalah muatan yang berasal dari menggosok bersama jenis bahan tertentu. Guncangan statis yang Anda dapatkan setelah menggosokkan kaki di karpet adalah contohnya, dan begitu pula muatan yang dihasilkan oleh ban mobil karet dan jalan aspal saat bersentuhan.
Tim Wang telah bereksperimen dengan nanogenerator — elektroda yang mengubah energi mekanik menjadi listrik — selama beberapa tahun. Para peneliti menempatkan patch elektroda panjang inci pada permukaan ban mobil untuk memanfaatkan energi dan mengarahkannya kembali ke baterai mobil. Wang akhirnya ingin melihat teknologi meningkatkan efisiensi mobil listrik.
"Kami mungkin dapat meningkatkan jarak tempuh sebesar 10 persen, " kata Wang. "Saya pikir semua mobil listrik akan menginginkan ini."
Proyek ini perlu dikembangkan lebih lanjut sebelum perusahaan mobil dapat membeli. Ban mobil perlu dirancang ulang secara signifikan untuk memasukkan nanogenerator. Dengan mainan Jeep, tambalan elektroda hanya ditempatkan di permukaan ban. Tetapi di mobil sungguhan, penempatan ini berarti elektroda akan segera aus. Wang membayangkan desain ban yang mengintegrasikan elektroda langsung ke dalam tapak. Tapi ini adalah perombakan desain utama yang akan memakan waktu dan uang serius. Wang berencana untuk bekerja dengan para insinyur untuk mencari tahu desain ban terbaik.
"Saya ingin merekayasa konfigurasi dan melihat apa efisiensi maksimum yang bisa kami capai, " kata Wang.
Mainan Jeep dengan nanogenerators di bannya (UW-Madison College of Engineering) Wang berpikir bahwa nanogenerator akan siap digunakan di dunia nyata sekitar sepuluh tahun mendatang. Waktu yang tepat akan tergantung pada seberapa sulit untuk merekayasa ban yang berbeda, dan pada jenis kendaraan apa produsen paling tertarik untuk menerapkan teknologinya.
Ada banyak aplikasi yang berbeda untuk nanogenerator triboelectric [TENGs], kata Wang. Sebagian besar penelitian nanogenerator dilakukan di Eropa atau Asia, di mana para peneliti melihat TENG dalam berbagai media. Sebuah tim di Institut Teknologi Georgia dan dua universitas Cina telah mengembangkan nanogenerator berbasis kertas yang dapat digulung untuk memanen energi gelombang suara. Nanogenerator dapat ditempatkan di ponsel untuk memanen energi dari suara manusia. Tim lain telah mengembangkan nanogenerator yang dapat dimasukkan ke dalam sepatu untuk memanfaatkan energi berjalan. Penemuan ini berpotensi memberi daya pada elektronik kecil, atau bahkan pada akhirnya dapat meminjamkan kekuatannya ke jaringan. TENG transparan yang baru ditemukan menangkap kekuatan air yang mengalir. Itu bisa diintegrasikan ke dalam jendela mobil atau rumah untuk memanfaatkan kekuatan hujan, energi kinetik dari hujan yang turun.
Sama menjanjikannya dengan TENG, hanya ada sedikit ilmuwan Amerika yang sedang melakukan penelitian seperti ini, kata Wang.
"Investor dan pemerintah federal perlu lebih memikirkan [TENG], " kata Wang. "Ada banyak cara berbeda untuk menghemat energi."
