Ipinaliwanag ang mga Triboelectric Nanogenerator na Pinapagana ng Tubig

Dahil sa pangangailangan para sa mas mataas na seguridad sa enerhiya, pagtitipid sa gastos, at mga alalahaning pangkapaligiran, ang demand para sa mga napapanatiling solusyon sa enerhiya ay lumalaki nang malaki.

Dahil dito, nagsimula ang mga mananaliksik na bumuo ng mga teknolohiyang kumukuha ng enerhiya na nagko-convert ng ambient na mekanikal na enerhiya sa elektrikal na kapangyarihan. Ang mga teknolohiyang ito ay may potensyal na gumanap ng mahalagang papel sa mga aplikasyon tulad ng paglikha ng kuryente, transportasyon, at elektronika.

Sa mga teknolohiyang ito, ang mga triboelectric nanogenerator (TENG) ay lumitaw bilang isang magagarang paraan upang magamit ang mekanikal na enerhiya mula sa ating kapaligiran, tulad ng galaw at pagyanig.

Bilang resulta, maraming mananaliksik ang nagsusuri ng mga bagong materyales, disenyo, at mekanismo upang mapabuti ang output ng enerhiya, tibay, at kakayahang palakihin para sa paggamit sa totoong mundo.

Noong unang bahagi ng taong ito, ipinakita ng mga mananaliksik mula sa University of Alabama ang paggamit ng mga aparatong ito upang lumikha ng kuryente. Ang susi dito ay ang paggamit ng murang, biniling, matibay na tape kasama ang plastik at aluminyo imbis na mamahaling, espesyal na ginawa na mga materyales na karaniwang ginagamit para sa mga TENG.

Ang pinagbuting bersyon ng TENG¹ ay ginagamit ang interaksyon sa pagitan ng pressure-sensitive acrylic adhesive layer ng tape at ng polypropylene backing nito upang makabuo ng hanggang 53 milliwatt na kapangyarihan. Ang TENG ay inilagay sa isang vibrating plate, na paulit-ulit na nagdadala ng dalawang layer na magdikit bago ito humiwalay, kaya nagbubuo ng kuryente.

Bukod sa paglikha ng sapat na kapangyarihan upang mapailawan ang higit sa 350 LED at isang laser pointer, ang aparato ay isinama rin sa isang acoustic sensor at isang self-powered na kasuotan.

Sa isa pang pag-aaral, isang internasyonal na koponan ng mga mananaliksik ang lumikha ng kuryente gamit ang maliliit na plastik na butil na inilagay nang magkalapit sa isang ibabaw, pagkatapos ay dinala sa pakikipag-ugnayan sa isa pang ibabaw na may parehong mga butil, na nagbunga ng mas maraming kuryente kaysa karaniwan.

Natuklasan na ang laki at materyal ng mga butil ay mahalaga, kung saan ang pangunahing may-akda, Dr. Ignaas Jimidar ng VUB, ay nagsabi, “ang maliliit na pagbabago sa pagpili ng materyal ay maaaring magdulot ng makabuluhang pagbuti sa kahusayan ng pagbuo ng enerhiya,” na nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa mga TENG sa pang-araw-araw na buhay, nang hindi umaasa sa tradisyonal na mga pinagmumulan ng enerhiya.

Ipinapakita ng mga natuklasan at pag-unlad na ito na ang mga mananaliksik ay nagbubukas ng daan para sa mga mapang-ibabang aplikasyon ng teknolohiyang TENG.

Ayon kay Zhong Lin Wang, na siyang unang nagpakita ng gumaganang TENG, ang mga triboelectric nanogenerator ay maaaring maging mahalaga sa pagsulong patungo sa demokrasya ng enerhiya.

“Sa pamamagitan ng pagsamantala sa mga pangkaraniwang pisikal na kilos, pinapayagan nila ang mga elektronikong maging self-powered, na nag-aalis ng pangangailangang umasa sa mga sentralisadong power grid. Ang ‘ambient energy scavenging’ na ito ay malapit na naaayon sa ilang pandaigdigang trend, tulad ng pagpapanatili, personalized na pangangalagang pangkalusugan, at Internet of Things,” sabi ni Wang sa isang panayam.³ “Ang mga TENG ay handa na para sa mababang-power, distributed sensing, ngunit ang tunay na pagbabago nito ay nasa hinaharap na malawakang pagkuha ng enerhiya at sinerhiya ng tao at makina.”

Paano Nagko-convert ng Galaw sa Kuryente ang mga Triboelectric Nanogenerator (TENG)

Habang patuloy na bumibilis ang pananaliksik sa mga triboelectric nanogenerator, ang mga kamakailang pag-unlad ay pinalawak ang saklaw ng kung ano ang maaaring kunin ng mga aparatong ito, mula sa banayad na pagyanig at galaw ng katawan hanggang sa mga puwersang pangkapaligiran tulad ng hangin, patak, at daloy ng likido.

Ngayon, paano nga ba gumagana ang mga triboelectric nanogenerator (TENG)? Ginagawa nila ito sa pamamagitan ng pag-convert ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng contact electrification at electrostatic induction.

Ang contact electrification ay kinabibilangan ng paglilipat ng karga na nangyayari kapag dalawang ibabaw ay nagdikit, kung saan ang isa ay nagiging positibong karga at ang isa ay negatibong karga. Ang electrostatic induction o electrostatic influence, sa kabilang banda, ay isang muling pamamahagi ng karga ng kuryente nang walang direktang pagdikit.

Ang maganda sa mga TENG ay ang kanilang mataas na instantaneous power density, malawak na compatibility ng materyales, at kakayahang palakihin. Sa kanilang mga aplikasyon na sumasaklaw mula sa mga pinagmumulan ng kuryente, blue energy, at self-powered na sensor, matagumpay na naisama ang mga aparatong ito sa wearable electronics, self-powered sensors, at malawakang energy networks.

Ngunit siyempre, may mga hamon pa rin pagdating sa integrasyon sa umiiral na mga sistema ng kuryente, pangmatagalang katatagan, at kahusayan ng paglipat at conversion ng karga.

Mayroong iba’t ibang estratehiya ng TENG para sa pagkuha, pag-harness, at pag-convert ng hindi nagagamit o nasasayang na enerhiya nang epektibo. Isang promising na isa ay ang solid-liquid TENG, na, hindi tulad ng tradisyonal na solid-solid TENG, ay nag-aalok ng simpleng, cost-effective na disenyo, pinabuting kahusayan ng paglipat ng karga, kakayahang mag-self-heal, pangmatagalang tibay, at pagiging angkop sa dynamic na kapaligiran.

Ipinakita rin ng pananaliksik na ang pagbabago ng mga materyales at/o likido, tulad ng hydrophobic na ibabaw o ionic solutions, ay maaaring magpataas ng triboelectric output at magbukas ng mga bagong landas para sa pagkuha ng enerhiya sa aqueous at biomedical na kapaligiran.

Noong unang bahagi ng taong ito, isang koponan ng mga mananaliksik ang nagpakita ng paggamit ng liquid-solid TENG upang makuha ang ‘blue energy’ mula sa alon ng karagatan, na nakatuon sa pagtagumpayan ng hamon ng mababang output ng enerhiya. Ginawa nila ito sa pamamagitan ng pag-optimize ng lokasyon ng electrode na kumukuha ng enerhiya.

Gamit ang 16-pulgadang malinaw na plastik na tubo, lumikha sila ng TENG na may copper foil electrode sa isang dulo. Ang tubo ay pinuno ng tubig hanggang sa isang-kapat ng haba bago selyohan ang mga dulo, at may kawad na nagkokonekta sa electrode sa isang external na circuit. Ang aparato ay inilagay sa isang benchtop rocker, na naggalaw ng tubig pasulong at pabalik at nag-generate ng mga kuryenteng agos.

Ang na-optimize na disenyo ay nagpataas ng conversion ng enerhiya ng 2.4 na beses at nagpayagan ng pag-pblink ng hanay ng 35 LED.

Sa isa pang eksperimento ilang taon na ang nakalipas, lumikha ang mga mananaliksik ng seaweed-like na TENG upang ipakita ang potensyal nito na bawasan ang pag-asa sa mga baterya sa baybayin.

Ang ginawa nila ay nag-coat ng 1.5-pulgada x 3-pulgada na mga strip ng dalawang magkaibang polymer gamit ang conductive ink, naglagay ng maliit na espongha sa pagitan upang lumikha ng manipis na air gap, at pagkatapos ay sinelyohan ang buong yunit upang makagawa ng TENG. Kapag ang aparato ay gumalaw pataas at pababa sa tubig, ang strip ay yumuko pabalik-balik upang lumikha ng kuryente.

Ang air gap ay nabawasan nang ang TENG ay inilubog sa tubig sa presyur na matatagpuan sa ilalim ng dagat sa mga baybaying zona, ngunit nakagawa pa rin ito ng kuryente sa 100 kPa. Gumamit din sila ng wave tank upang ipakita na maraming TENG ay maaaring magamit bilang mini underwater power station, na nagbibigay ng enerhiya para sa 30 LED o isang maliit na nag-pblink na lighthouse LED beacon.

Mag-swipe para mag-scroll →

Paggamit ng Tubig, Nanoporous Silicon at Presyon para sa Pagkuha ng Enerhiya ng TENG

Ngayon, isang European na koponan ng mga mananaliksik ang lumipat sa isang partikular na aplikasyon ng liquid-solid TENGs: ang Intrusion-Extrusion Triboelectric Nanogenerators (IE-TENGs).

Gumagamit ang sistemang ito ng mga non-wetting na likido, hal. tubig at polyethylenimine solution, at nanoporous silicon monoliths.

Sa pamamagitan ng pagsamantala sa hydrophobic nanoporous na arkitektura ng mga materyales, maaari itong lumikha ng kuryente sa pamamagitan ng kontroladong paggalaw ng likido papasok at palabas ng mga nakulong na espasyo, na nagdudulot ng pag-accumulate at redistribution ng karga, na nagreresulta sa mga pag-fluctuate ng kuryente at boltahe na maaaring gamitin para sa conversion ng enerhiya.

Isang malaking bentahe ng IE-TENGs ay kaya nilang lampasan ang isang pangunahing limitasyon ng tradisyonal na TENGs: ang limitadong contact area sa pagitan ng mga materyales. Ang paggamit ng nanoporous na materyales na may surface area mula daan hanggang libu-libong square meters kada gram ay nagpapahintulot sa IE-TENGs na malaki ang pagtaas ng area-specific energy density at pangkalahatang performance ng mga aparatong ito.

Samantala, ginamit ang nanoporous silicon monoliths dahil ito ay malawak na pinag-aralan sa mga larangan ng medikal, optikal, elektronik, at mekanikal. Nagbigay ito sa mga mananaliksik ng ilang pangunahing bentahe.

Kabilang dito ang doped, ibig sabihin conductive, porous silicon, na nagpapahusay ng paglipat at koleksyon ng karga sa panahon ng intrusion-extrusion process, kaya pinapabuti ang kahusayan ng electrical output. Ang mga nanoporous silicon monoliths ay maaari ring gawing hydrophobic na mga ibabaw, na mahalaga para sa intrusion-extrusion-based na pagbuo ng enerhiya.

Natuklasan ng pag-aaral na ang porous silicon monoliths ay mga pangakong kandidato para sa susunod na henerasyon ng IE-TENGs, na nakakamit ng tatlong order ng magnitude na pagtaas sa instantaneous power density at dalawang order ng magnitude na pagtaas sa enerhiya bawat intrusion-extrusion cycle.

Naniniwala ito na sa patuloy na pag-unlad, ang IE-TENGs na gumagamit ng porous conductive materials ay maaaring mag-alok ng isang kapani-paniwalang alternatibo para sa “high-performance, self-sustaining energy harvesting systems” sa wearable electronics at mga aplikasyon ng industrial energy recovery.

Ang bagong paraan upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa kuryente, na binuo ng isang koponan ng European na siyentipiko, ay gumagamit ng tubig na nakulong sa mga pores ng silicon bilang working fluid.

Sa pag-aaral na tinatawag na “Triboelectrification during non-wetting liquids intrusion-extrusion in hydrophobic nanoporous silicon monoliths”⁶, ipinakita nila ang kakayahan ng cyclic intrusion at extrusion ng tubig sa water-resistant nanoporous silicon monoliths upang makabuo ng nasusukat na elektrikal na kapangyarihan.

Ang bagong sistema, IE-TENG, ay binuo sa isang kolaboratibong pagsisikap ng Hamburg University of Technology (TUHH) at DESY (German Electron Synchrotron), University of Ferrara (Italy), CIC energiGUNE (Spain), Riga Technical University (Latvia), at University of Silesia sa Katowice (Poland). Ginagamit nito ang presyon upang paulit-ulit na itulak ang tubig papasok at palabas ng mga pores na may sukat na nanometro.

Sa prosesong ito, isang karga ang nabubuo sa interface sa pagitan ng solid at liquid. Nakakatuwang tandaan na ito ay isang uri ng frictional electricity na madalas nating nakikita sa pang-araw-araw, tulad ng paglakad sa water-resistant na PVC carpet na may sapatos.

Ito ay isang karaniwang halimbawa ng static electricity na nabuo ng triboelectric effect. Isa pang halimbawa ay ang paghawak sa pinto at makaranas ng maliit na electric shock. Ang nangyayari ay ang pagbuo ng karga sa iyong katawan na mabilis na nagdidischarge sa pamamagitan ng konduktor, tulad ng metal na hawakan.

Sa kaso ng bagong binuong sistema, nakamit nito ang energy conversion efficiency na hanggang 9%.

“Kahit ang purong tubig, kapag nakulong sa nanoscale, ay maaaring magbigay ng conversion ng enerhiya,” sabi ni Professor Patrick Huber, ang tagapagsalita ng BlueMat: Water-Driven Materials Excellence Cluster sa TUHH at DESY, na layuning bumuo ng bagong klase ng nature-inspired, sustainable materials na nagbabago ng kanilang mga katangian sa pamamagitan ng interaksyon sa tubig.

– Dr. Luis Bartolomé, CIC energiGUNE

Ang disenyo ng materyal dito ang susi, dahil kailangan nila ng isang bagay na nagpapahintulot ng paglipat ng kuryente, may mga pores na may sukat na nanometer, at tinataboy ng tubig.

“Isang mahalagang hakbang ay ang pag-develop ng eksaktong engineered na silicon structures na sabay na conductive, nanoporous, at hydrophobic,” dahil pinayagan ng arkitekturang ito na kontrolin nila ang galaw ng tubig sa loob ng mga pores, kaya naging stable at scalable ang proseso ng conversion ng enerhiya, ipinaliwanag ni Dr. Manuel Brinker mula sa Hamburg University of Technology.

Ang paggamit ng mga monolithic silicon structures ng mga mananaliksik, sa halip na powder-based na IE-TENGs na umaasa sa maluwag na porous particles, ay nagbigay ng mas epektibo at reproducible na pagkuha ng enerhiya. Nakamit din nila ang makabuluhang pagbuti sa instantaneous power density, na siyang kapangyarihan na naibibigay sa isang tiyak na sandali sa isang medium ng transient current, at enerhiya bawat cycle.

Natukoy din ng koponan na ang laki ng pores at kabuuang volume ng pores ay ang dalawang pangunahing salik na nagtatakda ng triboelectric performance, na binibigyang-diin ang kahalagahan ng pag-optimize ng mga katangiang estruktural na ito.

Bukod pa rito, natuklasan ng kanilang pagsusuri na ang mas mataas na compression rates ay nagpalakas ng pagbuo ng electrical power, habang ang pagpili ng liquid medium ay malaki ang pagbuti sa triboelectric efficiency. Ang paggamit ng 0.1% polyethylenimine (PEI) solution, partikular, ay nagbigay-daan sa koponan na maabot ang pinakamataas na inireport na energy conversion efficiency (9%) para sa solid-liquid TENGs.

Sa mga natuklasang ito, layunin ng koponan na magbigay ng matibay na pundasyon para sa karagdagang pag-optimize ng solid-liquid triboelectric energy harvesting. Ang pokus ng hinaharap na pananaliksik, ayon sa mga mananaliksik, ay dapat nakatuon sa pagpili ng likido, pag-aangkop ng arkitektura ng pores, at mga surface modification ng silicon monoliths.

Ang teknolohiya, sa kabilang banda, ay nagbubukas ng daan para sa mga aplikasyon sa self-powered sensing systems, wearable electronics, at environmental energy harvesting.

Ayon sa mga siyentipiko, binubuksan nito ang daan para sa “autonomous, maintenance-free sensor systems.”

Kaya, ang teknolohiyang ito ay maaaring ilapat sa water detection at health monitoring sa mga smart garments. Maaari rin itong magamit sa haptic robotics, kung saan ang galaw ay direktang lumilikha ng electrical signal. Higit pa rito, ang teknolohiya ay angkop para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mataas na mekanikal na presyon, tulad ng mga vehicle shock absorbers.

“Ang mga water-driven na materyales ay nagmamarka ng simula ng isang bagong henerasyon ng self-sustaining na teknolohiya,” pahayag ng mga co-author na si Professor Simone Meloni mula sa University of Ferrara at Dr. Yaroslav Grosu mula sa CIC energiGUNE.

Tulad ng kamakailan naming tinalakay, ang ganitong ‘nature-integrated’ na disenyo ay ginamit din upang bumuo ng isang bagong water-integrated floating DEG (W-DEG) na sinasamantala ang electrical at structural properties ng tubig. Ang paggamit ng ‘free water’ bilang materyal na konstruksyon ay nagbigay-daan sa W-DEG na magkaroon ng mas mababang timbang at gastos sa materyales at mataas na potensyal para sa mga aplikasyon na walang lupa habang nagpapakita ng kahanga-hangang scalability at tibay sa iba’t ibang kondisyon ng trabaho.

Pamumuhunan sa mga Semiconductor na Nagkokolekta ng Enerhiya: Ang Kaso para sa TXN

Habang ang mga tiyak na silicon monolith na ito ay kasalukuyang nasa yugto ng pananaliksik, ang mga mamumuhunan na nais samantalahin ang pangunahing trend ng low-power energy management ay dapat tumingin sa itinatag na merkado ng semiconductor, kung saan ang Texas Instruments Incorporated (TXN ) ay isang pangunahing manlalaro, na nag-susupply ng low-power microcontrollers, power-management ICs, at analog/mixed-signal solutions.

Ang pandaigdigang kumpanya ng semiconductor ay nagdidisenyo at gumagawa ng analog at embedded processing chips para sa automotive, enterprise systems, personal electronics, communications equipment, at industrial applications.

Ang portfolio nito ay dinisenyo upang pamahalaan ang mga pangangailangan sa kapangyarihan sa iba’t ibang antas ng boltahe, kabilang ang power switches, AC/DC at isolated DC/DC switching regulators, DC/DC switching regulators, voltage references, battery-management solutions, at iba pa.

Ipinagmamalaki ng Texas Instruments ang malusog na posisyon pinansyal. Para sa Q3 2025, iniulat ng kumpanya ang kita na $4.74 bilyon, tumaas ng 7% sequentially at 14% taon-taon, na may paglago sa lahat ng end markets. Ang analog revenue ay tumaas ng 16% YoY, embedded processing ng 9%, at ang “other” segment ng 11%.

Sa panig ng profitability, nakalikha ang TI ng $1.36 bilyon na net income at $1.48 na diluted earnings per share para sa quarter. Sa nakaraang 12 buwan, ang cash flow mula sa operasyon ay umabot sa $6.9 bilyon, at ang free cash flow ay $2.4 bilyon, na nagpapatunay sa kakayahan ng kumpanya na pondohan ang malalaking capex at pagbabalik sa mga shareholders habang patuloy na nag-iinvest sa R&D.

“Ang aming cash flow mula sa operasyon na $6.9 bilyon para sa nakaraang 12 buwan ay muling nagpapatunay sa lakas ng aming business model, ang kalidad ng aming product portfolio, at ang benepisyo ng 300mm production.”

– CEO Haviv Ilan

Sa Q3 2025, nagbayad ang TI ng humigit-kumulang $1.2 bilyon sa dibidendo at nag-repurchase ng halos $119 milyon ng sarili nitong mga shares, na nag-ambag sa $6.6 bilyon na ibinalik sa mga shareholders sa nakaraang 12 buwan. Noong Setyembre, inanunsyo ng kumpanya ang 4% na pagtaas ng dibidendo sa $1.42 bawat share, na nagmarka ng 22 sunod-sunod na taon ng paglago ng dibidendo.

Sa huling bahagi ng Nobyembre 2025, ang TXN ay nagte-trade sa paligid ng mid-$160s, humigit-kumulang 25–30% na mas mababa kaysa sa 52-week high na $221.69 na naabot noong Hulyo 2025. Bagaman ang stock ay bumaba mula sa mga taas na iyon at naghatid ng negatibong returns sa nakaraang taon, ang kombinasyon ng pagtaas ng analog sales, 3%+ dividend yield, at pangmatagalang buybacks ay patuloy na umaakit sa mga income-oriented na mamumuhunan.

Pinakabagong Balita sa Stock ng Texas Instruments Incorporated (TXN)

Konklusyon: Kung Saan Magkakasya ang mga TENG sa Hinaharap ng Malinis na Enerhiya

Sa mundo ng pagkuha ng enerhiya, ang mga TENG ay nag-aalok ng murang, epektibo, at napapanatiling paraan upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa kuryente. Sa pamamagitan ng pag-transform hindi lamang ng pang-araw-araw na mekanikal na interaksyon kundi pati na rin ng daloy ng likido at mga pag-fluctuate ng presyon sa magagamit na kuryente, ang mga teknolohiyang ito ay nangangako ng flexible wearables, self-powered sensors, marine-environment energy systems, at iba pa.

Bagaman ang real-world adoption ng mga TENG ay kasalukuyang limitado, sa pamamagitan ng patuloy na pananaliksik upang pinuhin ang mga arkitektura ng materyales, pagbutihin ang kahusayan, at i-integrate ang mga TENG sa umiiral na mga sistema ng kuryente, ang mga aparatong ito ay maaaring maging viable para sa mas malawak na komersyal na pag-deploy.

I-click dito para sa listahan ng mga kumpanya na nangunguna sa pag-unlad ng nanotechnology.

Mga Sanggunian

1. Jang, M.-H.; Rabbitte, S. P.; Frendi, A.; Conners, R. T.; Lei, Y.; Wang, G. “Malawak na Bandwidth na Mataas na Kapangyarihan na Pagkuha ng Triboelectric na Enerhiya gamit ang Scotch Tape.” ACS Omega 10, no. 3 (2025): 2778–2789. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c08590
2. Jimidar, I. S. M., Mālnieks, K., Sotthewes, K., Sherrell, P. C., & Šutka, A. “Granular Interfaces sa TENGs: Ang Papel ng Close-Packed Polymer Bead Monolayers para sa mga Energy Harvester.” Small 21, no. 9 (2025): Article 2410155. https://doi.org/10.1002/smll.202410155
3. Wang, Z. L. “Ang hinaharap ng mga TENG kasama si Zhong Lin Wang.” Communications Materials 6 (2025): Article 125. https://doi.org/10.1038/s43246-025-00847-7
4. Zhang, H.; Dai, G.; Luo, Y.; Zheng, T. “Epekto ng Space Volume sa Tube Liquid–Solid Triboelectric Nanogenerator para sa Pagpapahusay ng Output Performance.” ACS Energy Letters 9, no. 4 (2024): 1431–1439. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00072
5. Wang, Y.; Liu, X.; Wang, Y.; Wang, H.; Wang, H.; Zhang, S. L.; Zhao, T.; Xu, M.; Wang, Z.-L. “Flexible na Seaweed-Like Triboelectric Nanogenerator bilang Wave Energy Harvester na Nagpapatakbo ng Marine Internet of Things.” ACS Nano 15, no. 10 (2021): 15700–15709. https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05127
6. Bartolomé, L.; Verziaggi, N.; Brinker, M.; Amayuelas, E.; Merchori, S.; Arkan, M. Z.; Eglītis, R.; Šutka, A.; Chorążewski, M. A.; Huber, P.; Meloni, S.; Grosu, Y.; et al. “Triboelectrification sa panahon ng non-wetting liquids intrusion–extrusion sa hydrophobic nanoporous silicon monoliths.” Nano Energy 146 (2025): Article 111488. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111488