A jövő energiaforrásai ott lapulnak a vízcseppekben, melyek lefolynak az ablakon, vagy a hullámokban, melyek a parthoz csapódnak. Kivételesen nem egy sci-fi-technológiáról van szó, hanem egy olyan megoldásról, amely már jó ideje itt van velünk, csak eddig nem vettük elég komolyan. Ez pedig a triboelektromos energia, amikor két anyag találkozik, majd szétválik, és ettől töltés keletkezik.
Egy teljesen hétköznapi (és idegesítő) jelenségről van szó, nap mint nap találkozhatunk vele, amikor egy PVC székalátéten mozgolódunk. A talpunk és a műanyag felület között lassan gyűlnek az elektronok, majd amikor hozzáérünk valamihez, mondjuk, a vízcsaphoz vagy egy másik személyhez, a felhalmozódott töltés levezetése miatt egy kisebb elektromos ütést érzünk, mely minden alkalommal meglep, még akkor is, ha tudjuk, hogy jönni fog. Az utóbbi években a kutatók több irányból próbálták befogni ezt a szikrát. A triboelektromos nanogenerátorok (TENG-ek) már bizonyították, hogy kis méretben is lenyűgözően nagy feszültséget lehet velük előállítani. A probléma csak az, hogy ezek az eszközök általában másodpercek töredéke alatt adnak le egy nagy csúcsot, aztán gyorsan kifújnak.
A történet azonban izgalmas fordulatot vett, amikor kiderült, hogy nemcsak szilárd–szilárd felületek „tribóznak” jól, hanem a szilárd–folyadék határfelület is. A folyadékkal működő TENG-ek képesek alkalmazkodni, és olyan helyeken is működni, ahol a hagyományos megoldások csődöt mondanak. Innen pedig már csak egy apró lépés volt az úgynevezett intrúziós–extrúziós TENG (Intrusion–Extrusion Triboelectric Nanogenerator, vagyis IE-TENG), ahol a folyadékot nagy nyomással bepréselik egy hidrofób (víztaszító) nanopórusos anyagba, majd kiengedik onnan, a folyadék mozgása közben pedig áram keletkezik.
A legújabb kutatás szerint a nanopórusos szilícium lehet az, ami új szintre emeli ezt a technológiát. A hagyományos, porállagú minták helyett most szilárd szilíciumot vizsgáltak, mely annyira lyukacsos, hogy egyetlen grammja akár több száz négyzetméternyi belső felületet is rejthet. Mintha a Balaton egy gyufásdobozba volna préselve.
A módszer egyszerű, a víz nagy nyomás alatt behatol ezekbe a parányi pórusokba, majd távozik. Minden egyes „be-ki” ciklusnál áram keletkezik. Ami pedig igazán érdekes, a szilícium vezetőképes, tehát nem vesznek el útközben az elektronok, mint a korábbi minták esetén. Ez már önmagában is elég a jobb hatásfokhoz, de a hatás tovább erősödik attól, hogy speciális kémiai rétegekkel a felületet hidrofóbbá (víztaszítóvá) lehet tenni. Így a teljesítmény három nagyságrenddel nőtt, a ciklusonként kinyerhető energia pedig százszorosára emelkedett a korábbi vizsgálatokhoz képest. Külön érdekesség, hogy a keletkező áram nem tűnik el azonnal, hanem percekig tart a lecsengése. A számítógépes szimulációk szerint ehhez az is hozzájárul, hogy a felületi atomok időlegesen átrendeződnek, majd vissza.
Két dologtól függ, hogy mekkora energiát kapunk: a pórusok méretétől és a pórusos réteg vastagságától, vagyis összességében a rendelkezésre álló belső tértől. Minél nagyobb ez a belső tér, annál több elektron mozdul meg. A következő lépcső pedig az, hogy milyen gyorsan préseljük be és engedjük ki a vizet — minél gyorsabb a ciklus, annál több energia szabadul fel. A folyadék összetétele is sokat számít, ionokat tartalmazó oldatok még tovább növelhetik a teljesítményt.
A technológia természetesen még nem tart ott, hogy városokat lásson el árammal, sőt még mobilokat sem tud, viszont a kutatás egyértelműen jó irányba halad. A nanopórusos szilícium új lehetőséget adhat a hordozható elektronika vagy akár a valóban önellátó érzékelők számára. Olyan eszközök esetében lehet hasznos, amelyeknek nem kell sok energia, csak egy tartós, megbízható forrás.
