科学者たちは、子供用の水飲み鳥のおもちゃを、使用可能な電気を生成できるツールに変えました。いつか、この発電機が屋内外のさまざまな小型電子機器に電力を供給できるようになるでしょう。まず、改造されていない水鳥 (別名ディップバード) はどのように機能するのでしょうか?真空密閉された本体は、ガラス管で接続された 2 つのガラス球で構成され、1 つは頭、もう 1 つは尾を構成します。頭の球根状の部分には突き出たくちばしがあり、吸収性の布で覆われており、尾球は露出しています。
水鳥の体は、シーソーのような支点として機能する一連のプラスチック製の脚に取り付けられており、塩化メチレンと呼ばれる揮発性化学物質で満たされています。液体状態のものと気体状態のものがあります。鳥のくちばしが液体に浸る高さで、おもちゃの前に水の入ったコップを置きます。
ユーザーはまず頭をガラスの中に押し込み、布製のカバーがくちばしから水を吸い込みます。頭を放すと、水鳥の体は尾の中にある液体の塩化メチレンの重さによって直立（垂直）の向きに戻ります。
生地から水が蒸発すると、ヘッドバブル内に冷却効果が生じます。これにより、ヘッド内の塩化メチレン蒸気が凝縮して液体になり、テールバブルセクションに下方に流れます。下半身の圧力が頭部の圧力よりも高くなっているため、液体の塩化メチレンがチューブと頭部に押し戻されます。
その結果、おもちゃのバランスの中心は、体が前傾し、くちばしをガラスに浸す位置に移動し、より多くの水を吸収します。同時に、頭と下半身の間にきれいな通路が開き、圧力が均等になります。その後、液体の塩化メチレンが下に流れ、プロセスが再び開始され、何度も繰り返されます。
華南理工大学のウー・ハオ教授率いる科学者チームは最近、おもちゃの側面の1つに2つの円盤型摩擦電気ナノ発電機モジュールを追加した。これらのデバイスは、特定の素材が互いにこすれると帯電する摩擦電気効果を利用しています。髪をとかすと静電気が発生するのはこのためです。したがって、装置全体は「ドリンキングバード」摩擦電気水力発電機 (DB-THG) と呼ばれます。
室温 24 °C (75 °F)、相対湿度 20% ±5% での実験室テストでは、ユニットは 100 ml (3.4 オンス) の水のみを使用して 50 時間動作しました。また、電卓、温度センサー、20 個のリンクされた LCD スクリーンなどのデバイスに電力を供給するのに十分な、最大 100 ボルトの電圧出力も実現します。
科学者たちは現在、既存の改良された玩具よりも大幅に優れた性能を発揮する、特別に設計された DB-THG の後継品を開発中です。
「ウォーターバードの摩擦電気水力発電機は、周囲条件下で小型電子機器に電力を供給するための、すぐに利用できる燃料源として水を使用するユニークな方法を提供します」とウー氏は述べた。 「実際の結果を見ると、今でも驚きと興奮を覚えています。」
この研究に関する論文は最近、ジャーナル「Device」に掲載されました。以下のビデオで、DB-THG の LCD 電源が動作している様子をご覧いただけます。