Många former av energi omger dig:solljus, värmen i ditt rum och även dina egna rörelser. All den energin – som normalt går till spillo – kan potentiellt hjälpa till att driva dina bärbara och bärbara prylar, från biometriska sensorer till smarta klockor. Nu, forskare från Uleåborgs universitet i Finland har funnit att ett mineral med perovskitkristallstrukturen har rätt egenskaper för att utvinna energi från flera källor samtidigt.

Perovskiter är en familj av mineraler, många av dem har visat lovande för att skörda en eller två typer av energi åt gången – men inte samtidigt. En familjemedlem kan vara bra för solceller, med rätt egenskaper för att effektivt omvandla solenergi till el. Under tiden, en annan är skicklig på att utnyttja energi från förändringar i temperatur och tryck, som kan uppstå från rörelse, gör dem så kallade pyroelektriska och piezoelektriska material, respektive.

Ibland, dock, bara en typ av energi räcker inte. En given form av energi är inte alltid tillgänglig – kanske är det molnigt eller så sitter du i ett möte och kan inte resa dig för att röra på dig. Andra forskare har utvecklat enheter som kan utnyttja flera former av energi, men de kräver flera material, lägga till bulk till vad som ska vara en liten och bärbar enhet.

Denna vecka i Bokstäver i tillämpad fysik Yang Bai och hans kollegor vid Uleåborgs universitet förklarar sin forskning om en specifik typ av perovskit som kallas KBNNO, som kanske kan utnyttja många former av energi. Som alla perovskites, KBNNO är ett ferroelektriskt material, fylld med små elektriska dipoler analogt med små kompassnålar i en magnet.

När ferroelektriska material som KBNNO genomgår temperaturförändringar, deras dipoler är felaktiga, som inducerar en elektrisk ström. Elektrisk laddning ackumuleras också enligt dipolernas riktning. Deformering av materialet gör att vissa områden attraherar eller stöter bort laddningar, återigen genererar en ström.

Tidigare forskare har studerat KBNNO:s fotovoltaiska och allmänna ferroelektriska egenskaper, men de gjorde det vid temperaturer ett par hundra grader under fryspunkten, och de fokuserade inte på egenskaper relaterade till temperatur eller tryck. Den nya studien representerar första gången någon har utvärderat alla dessa egenskaper samtidigt över rumstemperatur, sa Bai.

Experimenten visade att även om KBNNO är ganska bra på att generera el från värme och tryck, den är inte riktigt lika bra som andra perovskiter. Det kanske mest lovande fyndet, dock, är att forskarna kan ändra sammansättningen av KBNNO för att förbättra dess pyroelektriska och piezoelektriska egenskaper. "Det är möjligt att alla dessa egenskaper kan ställas in till en maximal punkt, sa Bai, WHO, med sina kollegor, undersöker redan ett sådant förbättrat material genom att förbereda KBNNO med natrium.

Inom nästa år, Bai sa, han hoppas kunna bygga en prototyp för flerenergiskörd. Tillverkningsprocessen är enkel, så kommersialisering kan komma inom bara några år när forskare har identifierat det bästa materialet.

"Detta kommer att driva på utvecklingen av Internet of Things och smarta städer, där strömförbrukande sensorer och enheter kan vara energihållbara, " han sa.

Den här typen av material skulle troligen komplettera batterierna på dina enheter, förbättra energieffektiviteten och minska hur ofta du behöver ladda. En dag, Bai sa, multi-energiskörd kan innebära att du inte behöver koppla in dina prylar längre. Batterier för små enheter kan till och med bli föråldrade.