Деревянный пол дает электричество

Иллюстрация Петра Перевезенцева

У Аркадия Райкина была гениальная миниатюра «Рационализатор». Актуальная, кстати. Помните про балерину?  «Вот балерина — крутится, крутится, аж в глазах рябит. Прицепить ее к динамо — пусть ток дает в недоразвитые районы».

Действительно, энергию можно извлекать из всего, как минимум — из того, что движется. Много проектов на эту тему обсуждалось. Помню, инноваторы размышляли о том, как бы преобразовать энергию толпы на улицах, которая все время движется, особенно в часы пик. И энергию машин, движущихся по шоссе.

Но вот, кажется, от размышлений и мечтаний специалисты перешли к делу. Швейцарские материаловеды придумали покрытие для пола, которое может преобразовывать шаги человека в электричество.

В самом явлении, которое называется пьезоэффект, ничего нового нет. Его открыли братья Кюри еще 140 лет. Так что мы давно уже знаем, что есть кристаллические материалы, например — кварц, которые при сжатии или растяжении производят электрический ток. Это явление давно работает в технике разного рода.

И вы, несомненно, используете его в повседневной жизни, если у вас есть пьезозжигалка, чтобы поджигать газ в плите на кухне. В зажигалке установлен кристалл кварца. Когда вы нажимаете на кнопку, молоточек ударяет по кристаллу, и на его гранях образуются электрические заряды. В сущности — у вас в руках миниатюрная электростанция.

Однако швейцарские исследователи использовали для покрытия пола древесину. Оказывается, и я об этом не знала, древесина обладает пьезоэлектрическими свойствами. Этот факт установили еще в пятидесятых годах. Но эффект слабенький, поэтому как пьезоэлектрик древесину никогда всерьез никто не рассматривал.

Швейцарские материаловеды решили усилить пьезоэлектрический эффект древесины. Для этого надо было увеличить сжимаемость материала. А что мешает древесине сжиматься? Лигнин. Его, например, в хвойных породах, очень много — половина по весу.

Вообще, если говорить о структуре древесины, то она похожа на железобетон. Волокна и кристаллиты целлюлозы — это арматура, прочный каркас, а сложное полимерное соединение лигнин — это бетон, залитый вокруг арматуры.

Так вот этот бетон-лигнин материаловеды решили убрать, чтобы дать возможность кристаллитам целлюлозы свободно сжиматься под давлением. То есть увеличить амплитуду этих колебаний.

Исследователи нашли красивое решение — поручить работу по уничтожению лигнина грибам отдела базидомицетов.

Древесину резали на тонкие пластинки, сушили при температуре 100 градусов в течение суток, потом наносили на поверхность свежеприготовленную культуру грибов и оставляли во влажной атмосфере на несколько недель.

Лучше всего с задачей справлялись клетки гриба трутовика. Вы его точно знаете — он растет на деревьях в виде полукруглых, плоских, выступающих пластин.

За восемь недель эксперимента древесина потеряла почти половину веса, и в основном — за счет лигнина, который съели грибы. А вот целлюлозный каркас древесины оставался практически неизменным — это было хорошо видно на снимках сканирующей электронной микроскопии.

Как и предполагали материаловеды, лишенная лигнина древесина сжималась значительно лучше. И ее пьезоэлектрические свойства улучшились в 55 раз!

Представьте себе кубик древесины со стороной 15 миллиметров. Если взять девять таких кубиков и соединить их последовательно, то можно получить электроэнергию, достаточную для питания светодиода.

Из нового материала авторы предлагают сделать напольное покрытие для домов, которое будет производить электроэнергию под тяжестью шагов человека. Но, думаю, в доме, где люди ходят довольно редко, это вряд ли будет работать. Тут нужно помещение, где много людей и они постоянно двигаются — футбольное поле или дискотека. Так что Аркадий Райкин как в воду глядел.