UCLA -forskare och kollegor har designat en ny enhet som skapar el från snöfall. Den första i sitt slag, den här enheten är billig, små, tunn och smidig som ett plastskikt.

"Enheten kan fungera i avlägsna områden eftersom den ger sin egen ström och inte behöver batterier, "sa seniorförfattaren Richard Kaner, som innehar UCLA:s Dr. Myung Ki Hong Endowed Chair i Materials Innovation. "Det är en mycket smart enhet - en väderstation som kan berätta hur mycket snö som faller, i vilken riktning snön faller, och vindens riktning och hastighet. "

Forskarna kallar det en snöbaserad triboelektrisk nanogenerator, eller snö TENG. En triboelektrisk nanogenerator, som genererar laddning genom statisk elektricitet, producerar energi från utbyte av elektroner.

Fynd om enheten publiceras i tidskriften Nano Energy .

"Statisk elektricitet uppstår från interaktionen mellan ett material som fångar elektroner och ett annat som ger upp elektroner, "sa Kaner, som också är en framstående professor i kemi och biokemi, och materialvetenskap och teknik, och medlem av California NanoSystems Institute vid UCLA. "Du separerar avgifterna och skapar el av i princip ingenting."

Snö är positivt laddad och ger upp elektroner. Silikon-ett syntetiskt gummiliknande material som består av kiselatomer och syreatomer, i kombination med kol, väte och andra element - är negativt laddad. När fallande snö kommer i kontakt med silikonytan, som producerar en laddning som enheten fångar, skapa el.

"Snö är redan laddad, så vi tänkte, varför inte ta med ett annat material med motsatt laddning och extrahera avgiften för att skapa el? "sa medförfattaren Maher El-Kady, en UCLA postdoktoral forskare i kemi och biokemi.

"Medan snö gillar att ge upp elektroner, enhetens prestanda beror på effektiviteten hos det andra materialet vid extrahering av dessa elektroner, "tillade han." Efter att ha testat ett stort antal material, inklusive aluminiumfolier och teflon, vi fann att silikon producerar mer laddning än något annat material. "

Ungefär 30 procent av jordens yta är täckt av snö varje vinter, under vilken tid solpaneler ofta inte fungerar, El-Kady noterade. Ansamlingen av snö minskar mängden solljus som når solsystemet, begränsa panelernas effekt och göra dem mindre effektiva. Den nya enheten kan integreras i solpaneler för att ge en kontinuerlig strömförsörjning när det snöar, han sa.

Enheten kan användas för övervakning av vintersport, som skidåkning, för att mer exakt bedöma och förbättra en idrottares prestanda när han springer, gå eller hoppa, Sa Kaner. Det har också potential att identifiera de viktigaste rörelsemönstren som används vid längdskidåkning, som inte kan upptäckas med en smart klocka.

Det kan inleda en ny generation av självdrivna bärbara enheter för att spåra idrottare och deras prestationer.

Det kan också skicka signaler, anger om en person rör sig. Det kan se när en person går, löpning, hoppa eller marschera.

Forskargruppen använde 3D-utskrift för att designa enheten, som har ett lager silikon och en elektrod för att fånga laddningen. Teamet tror att enheten kan tillverkas till en låg kostnad med tanke på "enkel tillverkning och tillgänglighet av silikon, "Sade Kaner. Silikon används ofta i industrin, i produkter som smörjmedel, elektrisk trådisolering och biomedicinska implantat, och det har nu potential för energiupptagning.