2007年、エリックヘンダーソンはアイオワ州の自宅の外で風にさらされる赤いつぼみのハート型の葉を見ました。 突風が通り抜け、木の枝の周りを鞭打ち、乱気流の中で葉を振動させました。
「それで私は考えました」と彼は言います。
アイオワ州立大学の分子生物学者ヘンダーソンは、これらのランダムな突風を収穫するというアイデアをいじり始めました。 「タービンは地面まで低く、小さな渦と渦を通過するため、これはタービンを見るのは風ではありません」と彼は言います。 しかし、そこにはまだエネルギーがあります。
これにより、葉に執着するようになりました。葉の形、空力、振動をわずかな挑発で研究しました。 彼は大学から他の2人の研究者Curtis MosherとMichael McCloskeyを採用し、彼を助け、そして一緒になって、偽の森の概念が開花しました。 アイデアは、特定の材料から葉を作成することで、曲がった葉の茎からエネルギーを収穫できるというものでした。
すべてがピエゾ電気と呼ばれる方法にかかっていました。これは1世紀以上前から存在しています。 1880年にジャックとピエールキュリーによって発見されたこれらは、初期の蓄音機（圧電素子が針からの振動を電流に変えた）から点火装置まで、さまざまな機器で使用されてきました。
この概念は、2つの原子が電子を共有する化学結合である共有結合の規則的な配列を持つ材料の操作に基づいています。 「結晶では、これらすべての[結合]は非常に秩序立った状態にあります」とヘンダーソンは言います。 「それを絞ったり、押したり、微調整したりすると、シフトします。」そして、適切に操作すれば、この電子の往復により電気が発生します。
研究者のアイデアの基本はシンプルでした。圧電プラスチックの一種であるポリフッ化ビニリデン（PVDF）で作られた茎を持つプラスチックの葉で木の形の発電機を構築しました。 風に吹かれて木を外のあらゆる地域に植え、フェイクの葉が揺れ動くにつれてエネルギーを収穫します。
しかし、彼らが最近Journal PLOS ONEで発表したように、状況はもっと複雑です。 「物理学をやろうとするまで、それはすばらしく聞こえます」とヘンダーソンは言います。
コットンウッドの葉をモデルにしたバイオミメティックツリーの葉は、電気を生成するために圧電プロセスに依存しています。 （クリストファー・ガノン） 最初の問題は、実際に電気を生成するために必要な条件です、と同論文の著者でもあるMcCloskeyは説明します。 葉は風で羽ばたき、おそらく電気を発生させますが、有用なエネルギーを得る唯一の方法は、高周波で、規則的に間隔を空けて茎を曲げることです。
また、生成されるエネルギーの量は、茎が曲がる速さに関係している可能性があることがわかります。 羽根が回転しながら葉が実際に葉に当たるようにファンを設置すると、LEDを点灯させることができました。 しかし、繰り返しますが、これは自然界では一般的な状況ではありません。
また、寄生容量と呼ばれるものもあります、と彼は説明します。 同名のように、この現象は不運な生き物から生命力を吸い取るヒルに似ています。 葉が振動すると風が多くのエネルギーを生成すると考えられていますが、さまざまな寄生効果（葉が複数の方向に波打つなど）がそのエネルギーを一口盗み、電荷を効果的にキャンセルします。 そして最後には、ほとんど何も残っていません。
さらに、これらのエネルギーの残骸を集めるのは簡単ではありません。 素材の性質上、バッテリーへの転送中にエネルギーが失われます。 また、小さなバッテリーを充電することもできましたが、マックロスキーは「氷河期」が必要だと言います。
Curtis Mosher（左）、Eric Henderson（中央）、およびMike McCloskey（右）は、電気を生成するプロトタイプの生体模倣ツリーを組み立てました。 研究者によると、この技術は将来ニッチ市場にアピールする可能性があるという。 （クリストファー・ガノン） チームがこれらの問題を解決するためにたゆまぬ努力をしている間、彼らは他の人が同じ考えを追いかけているのを見始めました。 HendersonとMcCloskeyによれば、いくつかの試みは他の試みよりも優れていますが、人々がこの技術でできると主張していることに関して多くの熱気があるようです。
このエネルギーを実際に利用できると主張している企業もあります。 ソーラーボタニックと呼ばれるものは、偽造ツリーの各葉での太陽エネルギー（太陽光発電）、熱電力（熱電）、および圧電のエネルギー技術の野心的な組み合わせと結婚したいと考えています。 問題は、McCloskeyが説明するように、太陽エネルギーと比較して、圧電素子はごく少量のエネルギーを生成することです。 同社は2008年に設立されました。9年後、フェイクフォレストはまだ実現していません。
昨年、Maanasa Menduは、似たようなエネルギー生産ツリーの繰り返しで2016年の若手科学者チャレンジに優勝しました。 しかし、彼女も、圧電素子の限界を認識しており、柔軟な太陽電池をデバイスに組み込んでいます。
「（偽の）植物、または改造された実際の植物さえ持つことは悪い概念ではないと思います」とMcCloskeyは言います。 「これは圧電性のこの特定のスキームにすぎません。現在の材料では機能しないと思います。」
しかし、チームは別の角度にも取り組んでいます。人間の耳で見つかった、音を増幅するために重要なタンパク質を模倣する素材の合成です。 プロジェクトに関する詳細は保留中の発明の開示により制限されていますが、McCloskeyは、材料の圧電効率が現在のシステムの100, 000倍であると言うことができます。
現在の圧電方式を排除することにより、チームは木に取り組む最善の方法を見つけるための道のりの一歩になります。 エジソンは、蓄電池の開発に苦労していると述べたように、次のように述べています。 うまくいかない10, 000の方法を見つけました。」
McCloskey氏は、「これは10, 000の1つです。」
