تولید ۲۸۰ برابری برق از حرکت بدن
دانلود فایل: مهندسان در کره جنوبی موفق به ابداع دستگاهی با یک معماری سه بعدی جدید شده اند که تولید برق ناشی از حرکت بدن را 280 برابر کارآمدتر می کند.
به گزارش دانلود فایل به نقل از ایسنا، 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.
قابل ذکر است که این دستگاه جدید، ۲۸۰ برابر بازده تبدیل انرژی بیشتری نسبت به برداشت کننده های انرژی پیزوالکتریک معمولی دارد.
این دستگاه از اثر پیزوالکتریک بهره می برد، پدیده ای که در آن مواد خاصی در جواب فشار مکانیکی، بار الکتریکی تولید می کنند. این بدان مدلول است که کارهایی 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 صورتیکه مفهوم برداشت انرژی پیزوالکتریک جدید نیست، کاربرد آن در دستگاه های پوشیدنی به سبب محدودیت در خواص این مواد و طراحی دستگاهها با مانع روبه رو شده است.
پروفسور جانگ کیونگ-این(Jang Kyung-In) سرپرست این مطالعه اظهار داشت: در مراحل اولیه تحقیقات، دستگاه های پیزوالکتریک غیرآلی که امکان برداشت کارآمد انرژی از ارتعاشات با فرکانس بالا را فراهم می کردند به شکل گسترده مورد مطالعه قرار گرفتند. با این وجود، این طرح های مرسوم، زمانی محدود می شوند که در قالب های انعطاف پذیر و قابل کشش اعمال شوند.
خیلی از مواد با پاسخ های پیزوالکتریک قوی، مانند سرب زیرکونات تیتانات(PZT)، ذاتاً سخت و شکننده هستند. این موجب می شود آنها برای ادغام در دستگاه های پوشیدنی انعطاف پذیر و راحت، نامناسب باشند.
غلبه بر چالش ها در طراحی مواد
تیم تحقیقاتی کره ای بوسیله 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 آورد.
در این مطالعه آمده است: ساختارهایی با قابلیت خمش سه بعدی به شکل گسترده ای برای ایجاد کشش به دستگاهها استفاده شده است. این تضمین می نماید که دستگاه می تواند برای پوشیدن راحت و بدون مزاحمت با بدن انسان مطابقت داشته باشد.
علاوه بر این، پژوهشگران 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 نماید. این امر به میزان قابل توجهی به کارآیی کلی دستگاه کمک می نماید.
پژوهشگران افزودند: این طراحی لغو معمولی خروجی الکتریکی مشاهده شده در سیستم های معمولی را دور می زند و تضمین می نماید که هر بخش از نانو ژنراتور بطور مؤثری به تولید کلی انرژی کمک می نماید.
مفاهیم و جهت گیری های آینده
این برداشت کننده انرژی بسیار کارآمد، راه را برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی خودکار هموار می کند.
چنین دستگاه هایی بطور بالقوه می توانند نیاز به شارژ مکرر باتری یا تعویض آنرا در قشر بزرگی از کاربردها همچون ساعات هوشمند، ردیاب های تناسب اندام و سنسورهای پزشکی برطرف کنند.
این پژوهش نشان دهنده یک گام بزرگ رو به جلو در حوزه فناوری پوشیدنی است. رویکرد نوآورانه این تیم برای طراحی مواد و پیکربندی الکترود، دستگاهی را ایجاد کرده است که این پتانسیل را دارد که نحوه قدرت گیری دستگاه های پوشیدنی خودرا تغییر دهد.
مطالعه و توسعه بیشتر بر بهینه سازی این فناوری برای کاربردهای تجاری و بررسی پتانسیل کامل آن در دستگاه های الکترونیکی پوشیدنی مختلف متمرکز خواهد بود.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب