تولید برق از حرکات بدن / سرانجام از شارژر بی نیاز می شویم؟

به گزارش یوکسیت محققان موسسه علم و فناوری دائگو جیونگبوک(DGIST) در کره جنوبی یک دستگاه جمع آوری انرژی بسیار کارآمد ساخته اند که حرکات بدن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این دستگاه جدید ۲۸۰ برابر بازده تبدیل انرژی بیشتری نسبت به برداشت کننده های انرژی پیزوالکتریک معمولی دارد.

به نقل از یوکسیت این دستگاه از اثر پیزوالکتریک استفاده می کند پدیده ای که در آن مواد خاصی در پاسخ به فشار مکانیکی بار الکتریکی تولید می کنند. این بدان معنی است که فعالیت هایی مانند راه رفتن خم شدن یا حتی حرکات ظریف بدن را می توان برای تولید برق مورد استفاده قرار داد.

مواد پیزوالکتریک دارای یک عدم تقارن ذاتی در توزیع بار خود هستند و هنگامی که تحت فشار مکانیکی مانند خم شدن یا کشش قرار می گیرند این عدم تقارن بیشتر تقویت می شود و منجر به جدایی بارها و تولید پتانسیل الکتریکی در سراسر ماده می شود. این تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی اساس برداشت انرژی پیزوالکتریک را تشکیل می دهد.

محدودیت های موجود

در حالی که مفهوم برداشت انرژی پیزوالکتریک جدید نیست کاربرد آن در دستگاه های پوشیدنی به دلیل محدودیت در خواص این مواد و طراحی دستگاه ها با مانع مواجه شده است. بسیاری از مواد با پاسخ های پیزوالکتریک قوی مانند سرب زیرکونات تیتانات(PZT) ذاتاً سخت و شکننده هستند. این باعث می شود آنها برای ادغام در دستگاه های پوشیدنی انعطاف پذیر و راحت نامناسب باشند.

تیم تحقیقاتی کره ای از طریق مهندسی مواد نوآورانه بر این مانع غلبه کرد. آنها یک ساختار سه بعدی منحصر به فرد ابداع کردند که امکان استفاده از PZT را در عین حفظ درجه بالایی از انعطاف پذیری و کشش فراهم می کند.

علاوه بر این محققان یک طرح الکترود جدید را معرفی کردند. این طرح که به آن «الکترود جفت مخصوص انحنا» گفته می شود با جلوگیری از لغو بارهای الکتریکی تولید شده در طول حرکت جذب انرژی کارآمد را تضمین می کند. این امر به میزان قابل توجهی به کارایی کلی دستگاه کمک می کند.

این برداشت کننده انرژی بسیار کارآمد راه را برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی خودکار هموار می کند. چنین دستگاه هایی به طور بالقوه می توانند نیاز به شارژ مکرر باتری یا تعویض آن را در طیف گسترده ای از کاربردها از جمله ساعت های هوشمند ردیاب های تناسب اندام و حسگرهای پزشکی برطرف کنند.

این پژوهش نشان دهنده یک گام بزرگ رو به جلو در زمینه فناوری پوشیدنی است. رویکرد نوآورانه این تیم برای طراحی مواد و پیکربندی الکترود دستگاهی را به وجود آورده است که این پتانسیل را دارد که نحوه قدرت گیری دستگاه های پوشیدنی خود را تغییر دهد.

۵۸۵۸