Na pierwszy rzut oka może się to wydawać nierealne. Jednak zespół badaczy z ETH w Zurychu postanowił sprawdzić, czy uda się zbudować czujniki mechaniczne, które dałoby się zasilać za pomocą fal dźwiękowych.
Okazało się, że nie jest to niemożliwe. Stworzone przez naukowców urządzenie nie tylko generuje energię elektryczną na skutek oddziaływania dźwięku, ale co jeszcze ciekawsze, można je zaprojektować tak, aby tylko jeden konkretny rodzaj dźwięku je aktywował.
Już teraz naukowcy podejrzewają, że po dopracowaniu, technologia ta umożliwi tworzenie szerokiej palety czujników, od czujników medycznych poprawiających słuch, przez czujniki wykrywające trzęsienia ziemi, wystąpienie fal tsunami, nieszczelność instalacji gazowej, czy też czujniki mające na celu ostrzegać przed uszkodzeniami konstrukcji budynków. Wszystkie te urządzenia obecnie wymagają baterii i akumulatorów. Możliwe, że za kilka lat przynajmniej one będą działały już bez jakichkolwiek baterii, a tym samym będą wspomagały ochronę środowiska.
Ale jak to możliwe?
Opracowane przez naukowców z ETH czujniki wykorzystują energię wibracyjną fal dźwiękowych. Innymi słowy, gdy pojawia się dźwięk, czujnik zaczyna pod jego wpływem wibrować i. ten sposób wytwarza energię elektryczną, która służy do jego zasilania.
Do stworzenia takiego urządzenia niezbędne było wykorzystanie modelowania komputerowego i skomplikowanych algorytmów, które były odpowiedzialne za opracowanie takiej konstrukcji czujnika, aby odpowiedni dźwięk wprowadzał urządzenie w odpowiednie wibracje.
Warto tutaj zauważyć, że całe urządzenie składa się z identycznych płytek połączonych maleńkimi słupkami. W trakcie testów okazało się, że odpowiedni dźwięk jest w stanie powtarzalnie generować impulsy elektryczne. Prototyp został tak zaprojektowany, że generował impulsy elektryczne, gdy w pobliżu ktoś wymawiał słowo „four”, a nie generował ich, gdy obok wymawiano słowo „three”.
Czytaj także: Kariera tych akumulatorów dopiero się rozkręca. Wanad w bateriach przepływowych idzie do lamusa
Naukowcy zwracają także uwagę, że całe urządzenie wykonane zostało z czystego krzemu. Do jego produkcji nie trzeba zatem wykorzystywać metali ciężkich czy pierwiastków ziem rzadkich. W tym konkretnym przypadku to nie materiały wykorzystane do produkcji, a konstrukcja i skomplikowana struktura odpowiadają za szczególne właściwości.
Już teraz naukowcy pracują nad kolejnymi iteracjami, które będą w stanie wykrywać i reagować na nawet 12 różnych słów. Jednocześnie, niejako obok trwają prace nad miniaturyzacją urządzenia.
Nie zmienia to faktu, że już teraz naukowcy widzą potencjał swojego produktu. Czujniki bezbateryjne będą w stanie generować energię słysząc charakterystyczne pęknięcia, szum wody, szum uciekającego gazu, dźwięki pożaru i wiele innych. Taki czujnik będzie zawsze gotowy do działania, bowiem to zdarzenie, którego pojawienie się ma on sygnalizować, będzie bezpośrednio dostarczało mu energii elektrycznej niezbędnej do zasygnalizowania zdarzenia.
Prototypy pierwszych czujników przemysłowych powinny ujrzeć światło dzienne już w 2027 roku.