For de fleste er statisk elektricitet en mildt smertefuld gener. Ingeniører i de senere år har imidlertid arbejdet med at udnytte dette tilsyneladende tilfældige fænomen for at generere små mængder elektricitet billigt og let.
Mest statisk elektricitet er et produkt af den "triboelektriske effekt", der sker, når to materialer kommer i kontakt, og der handles med elektroner mellem dem. Når materialerne trækkes fra hinanden, har der en tendens til at være en ubalance af elektroner, der er tilbage, hvor nogle af atomerne i materialerne får ekstra elektroner end andre.
Denne ubalance skaber en elektrisk ladning på materialerne, og materialernes atomer ønsker at vende tilbage til neutral ladning betyder, at der er født elektricitet. Det chok, du får, når du rører ved en dørknop efter at have gået hen over et overdådigt tæppe, er din krops atomer, der udleder de ekstra elektroner, de har samlet fra tæppet, så de kan vende tilbage til neutral ladning.
Triboelektricitet er uforudsigelig, men ingeniører har i de sidste par år skabt innovative måder at fange dets potentiale på, lige fra elektroder i bildæk til træplader, der skaber statisk, når de trædes på. En af pionererne på dette område har været Georgia Institute of Technology ingeniør Zhong Lin Wang, der har skabt triboelektriske generatorer fra en lang række materialer, inklusive ultratynde polymerer, der kunne tjene som berøringsskærme, tekstiler og endda genanvendte sodavlasker.
"Du kan bruge næsten ethvert materiale til dette formål, " siger Wang. For sin seneste triboelektriske oprettelse nåede Wang til et materiale, som få overhovedet ville forbinde med elektricitet - papir. Som barn siger Wang, at han legede med indviklede kreationer lavet af klipning og foldning af papir. Denne østasiatiske kunst, der stammer tilbage tusinder af år, kaldes "kirigami", der oversætter til "udskåret papir" (det er tæt knyttet til den mere berømte "origami", som betyder folde papir).
"Det er sandsynligvis det billigste materiale [muligt], " siger Wang om, hvorfor han valgte papir, "og det er et bionedbrydeligt og sikkert materiale, vi bruger hver dag."
Wang og hans team skar sandpapir i rektangler med lasere og dækkede dem i tynde lag af guld og andre ledende materialer. Derefter samlet de rektanglerne i tredimensionelle rombeformer. Disse rhombi, der kan passe i håndfladen og foldes op for at blive opbevaret i en tegnebog eller lomme, genererer elektricitet, når en person trykker på dem med fingrene. Dette bringer de ledende lag i kontakt med hinanden og opbygger ubalancen hos elektroner, der forårsager en statisk ladning. Ved gentagne klemmer på papirenheden i et par minutter kan der skabes cirka 1 volt energi, hvilket er nok til at oplade et ur eller en trådløs fjernbetjening eller endda en lille medicinsk enhed i et par minutter i en nødsituation, siger Wang.
Wang brug af en afskåret gitterstruktur inde i rhombus var en "smart tilgang til at øge overfladearealet for triboelektrisk generation, " siger University of Michigan ingeniør Max Shtein, der har brugt kirigami til at skabe tredimensionelle solcellepaneler, der kan fange mere lys som solen bevæger sig i himlen. Columbia University's elektriske ingeniør John Kymissis, der ligesom Shtein ikke var involveret i denne forskning, havde også ros for Wangs "kloge design til en integreret energiproduktion og opbevaringsstruktur."
Wang, der har et verserende patent på denne enhed, håber at se det udviklet i løbet af få år til potentielt at blive solgt som en billig engangsoplader eller, endnu vigtigere, som et værktøj til at lære børn om, hvordan elektricitet fungerer.
"De kan generere strøm og tænde lys, " siger Wang om potentialet. "Alle disse gode ting kan de gøre med en simpel struktur."
Papiropladeren er beskrevet i en nylig udgave af tidsskriftet ACS Nano.
