Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jak zasilać elektronikę za pomocą mechanicznego ruchu?

ghost666 03 Oct 2021 09:32 930 13
  • Jak zasilać elektronikę za pomocą mechanicznego ruchu?
    Dążenie do energooszczędnych urządzeń o małej mocy było kierunkiem, w którym zawsze podążał przemysł elektroniczny. Przejście na oświetlenie LED o niskim poborze mocy jest dobrym przykładem tego trendu. Inną drogą jest rozwój samowystarczalnych urządzeń wykorzystujących technologię do pozyskiwania energii z otoczenia. Pomysł polega na wykorzystaniu m.in. materiałów, które wykazują efekty piezoelektryczne i tryboelektryczne do konwersji energii mechanicznej na energię elektryczną. Materiały piezoelektryczne generują ładunek elektryczny po ich mechanicznym naprężeniu, podczas gdy efekt tryboelektryczny polega na gromadzeniu ładunków na dwóch odmiennych materiałach po ich zetknięciu się ze sobą.

    Nanogeneratory piezoelektryczne i (PENG), tryboelektryczne (TENG), a nawet hybrydowe piezotryboelektryczne urządzenia do pozyskiwania energii (HNG), które mają ulepszone możliwości zbierania energii, zostały opracowane w celu zasilania elektroniki o małej mocy za pomocą prostego ruchu. Urządzenia te na ogół wymagają materiałów dielektrycznych, które zachowują polaryzację, a do tego zadania odpowiednie są materiały multiferroiczne, które wykazują właściwości ferromagnetyczne i ferromagnetyczne.

    W niedawnym badaniu, opublikowanym w Nano Energy, naukowcy z Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) w Korei i Indyjskiego Instytutu Technologii w Guwahati w Indiach opracowali folię kompozytową, która może być używana w połączeniu z innymi materiałami do produkcji energii z otoczenia. Folia kompozytowa została opracowana przy użyciu niedrogiej techniki, w której do elastycznego polimeru tryboelektrycznego (PDMS) dodano materiał multiferroiczny - tytanian bizmutu Bi4Ti3O12 (lub BiTO).



    "Naszą główną motywacją stojącą za tymi pracami było opracowanie materiału multiferroicznego w temperaturze pokojowej o gigantycznej przenikalności elektrycznej dla hybrydowego piezotryboelektrycznego urządzenia do pozyskiwania energii" wyjaśnia profesor Hoe Joon Kim z DGIST, który kierował tymi badaniami. Umieszczając folię BiTO-PDMS między warstwami aluminium, naukowcy wytworzyli HNG, który po naciśnięciu i zwolnieniu generuje ładunek elektryczny.

    Ale jak te liczne warstwy generują prąd? Odpowiedź tkwi we właściwościach folii i jej reakcji na działanie mechaniczne. Warstwy działają jak elektrody, a gdy urządzenie jest naciskane, piezoelektryczny i tryboelektryczny charakter folii synergizują ze sobą, generując ładunki na elektrodach, tworząc napięcie. Stwierdzono, że ten synergiczny efekt zwiększa wydajność pozyskiwania energii. Wykorzystując wiele takich HNG, naukowcy skonstruowali wielojednostkowy HNG, który był w stanie zasilać zegarek na rękę i kalkulator.

    Podekscytowany znaczeniem badania, profesor Kim stwierdza: "Po raz pierwszy uzyskano jednofazowy materiał multiferroiczny w temperaturze pokojowej o kolosalnej stałej dielektrycznej. Poprawiono wzmocnienie polaryzacji wewnętrznej polimeru, zwiększając zbieranie energii wydajność hybrydowego systemu do pozyskiwania energii".

    W miarę postępów w zwiększaniu wydajności nanogeneratorów w zakresie pozyskiwania energii, te małe urządzenia mogą pewnego dnia w wielu przypadkach uczynić baterie zupełnie niepotrzebną, czyniąc elektronikę bardziej zrównoważoną i samowystarczalną.

    Źródło: https://phys.org/news/2021-10-power-electronics-mechanical-motion.html

    Cool! Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10602 posts with rating 8944, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • #2
    Krzysztof Kamienski
    Level 43  
    Jak zasilać elektronikę za pomocą mechanicznego ruchu?
    Tego już dokonał 80 lat temu Wojciech Siemion w filmie ,,Barwy Walki", używając roweru do obracania prądnicy zasilającej radiostację RBM1. :D
  • #4
    koczis_ws
    Level 27  
    ghost666 wrote:
    Urządzenia te na ogół wymagają materiałów dielektrycznych, które zachowują polaryzację, a do tego zadania odpowiednie są materiały multiferroiczne, które wykazują właściwości ferromagnetyczne i ferromagnetyczne.

    Czyli ferromagnetyczne do kwadratu :D
  • #5
    czareqpl
    Level 30  
    W końcu jest szansa abym przestał nazywać swojego kota i psa niewdzięcznymi darmozjadami :D
    Już za jakiś czas okleję zwierzaki nanoenergetyczną folią i będą służyć jako bioniczne ładowarki do powerbanku :D
  • #7
    yego666
    Level 33  
    ghost666 wrote:
    "synergizują ze sobą"
    - hm... jakie ładne polskie słowo . Dotychczas w j. polskim mówiliśmy "współpracują", ale to już chyba jest passe.

    ghost666 wrote:
    [...] "zasilać zegarek na rękę i kalkulator"
    - WOW!, to już chyba rząd co najmniej kilku mikrowatów.
    Cóż za osiągnięcie ! Czapki z głów.
    A co z malutkim ogniwem foto-woltaicznym i niewielkim super-kondensatorem? Pewnie w ciemnej piwnicy nie będzie działać.

    Pewnie brak mi wizji, ale jakoś takie "wielkie" postępy technologiczne słabo mnie przekonują. Jeśli jednak są naiwni, którzy chcą to finansować, to ich wybór.
    Chyba głód kasy i sławy wśród naukowców rośnie z czasem, bo kiedyś trzeba było się sporo napracować i legitymować niepodważalnymi osiągnięciami by móc się tym pochwalić publicznie.
    Jak widać nie tylko u nas granty się daje po uważaniu.
  • #8
    Piotrek1970
    Level 18  
    czareqpl wrote:
    W końcu jest szansa abym przestał nazywać swojego kota i psa niewdzięcznymi darmozjadami
    Już za jakiś czas okleję zwierzaki nanoenergetyczną folią i będą służyć jako bioniczne ładowarki do powerbanku

    podczas czytania wyobraziłem sobie moją kotkę w takim wdzianku i dotarło do mnie, że w przypadku mojej kici gadżet jest bezużyteczny - robi po mniej kroków ode mnie ;-)
  • #10
    oldking
    Level 31  
    Dawno temu wymyślone - zegarki mechaniczne nie wymagające nakręcania. Niewielki ciężarek w zegarku ruch ręki powodował nakręcanie sprężyny. A na dzisiaj mógłby napędzać miniaturowa prądnice i ładować akumulator.
  • #11
    vodiczka
    Level 43  
    yego666 wrote:
    Pewnie w ciemnej piwnicy nie będzie działać
    W ciemnej piwnicy będą biegać myszy po folii z polimeru tryboelektrycznego z dodatkiem materiału multiferroicznego. ;)
  • #13
    zybex
    Helpful for users
    Swego czasu na bazarach można było kupić latarki z dynamem, którym można było podładowywać wbudowany akumulator.
  • #14
    koczis_ws
    Level 27  
    zybex wrote:
    Swego czasu na bazarach można było kupić latarki z dynamem, którym można było podładowywać wbudowany akumulator.

    No ale to było wymuszone aby działało. Idea jak przyświeca tutaj to bezwiedne wytwarzanie energii przy okazji ruchu.