Mechanizm działania nowej technologii
Zwykle stosowane piezoelektryczne wzmacniacze energii przypominały sztywne konstrukcje dostosowane do pracy w wąskim zakresie parametrów. Tajwański zespół pod kierunkiem prof. Wei-Jiun Su zastosował zupełnie inne podejście, wykorzystując system w trybie rozciągania z cienką folią PVDF. Kluczowym elementem okazała się niewielka ruchoma masa ślizgowa, która przemieszcza się w odpowiedzi na zmieniające się warunki wibracji. Mówiąc krótko, jest ona napędzana równowagą między grawitacją a siłą bezwładności, dzięki czemu masa przesuwa się automatycznie wraz ze zmianą wibracji.
Czytaj też: Polacy opracowali materiał przyszłości. Zmienia kolor i ostrzega przed katastrofami
W laboratoryjnych warunkach nowy system wykazał się imponującą skutecznością. Generował niemal dwukrotnie większą moc od standardowych modeli i działał w prawie dwukrotnie szerszym zakresie częstotliwości. Najbardziej obiecującym wynikiem było osiągnięcie napięcia wyjściowego 28,98 V przy wzbudzeniu 0,5 g. To o 71% więcej niż w przypadku tradycyjnych rozwiązań. Całe urządzenie ma przy tym kompaktowe rozmiary, mieszcząc się w dłoni. Sekret tej efektywności tkwi w równomiernym rozkładzie naprężeń w materiale piezoelektrycznym. Podczas gdy starsze systemy koncentrowały odkształcenia w punktowych obszarach, nowa konstrukcja wykorzystuje cały dostępny materiał.
Co to oznacza dla codziennego funkcjonowania?
Technologia teoretycznie otwiera drogę do stworzenia urządzeń samozasilających się, nawet jeśli takowe będą potrzebowały jeszcze nieco czasu. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się:
- bezprzewodowe czujniki monitorujące stan infrastruktury
- przenośną elektronikę niezależną od tradycyjnego ładowania
- implanty medyczne o przedłużonej żywotności
- systemy IoT w trudno dostępnych lokalizacjach
Czytaj też: Paradoks chińskich elektryków, globalna dominacja i wewnętrzny kryzys. Branża zmierza ku przepaści
Umożliwienie wzmacniaczowi adaptacji do otoczenia otwiera drzwi do bardziej efektywnego pozyskiwania energii dla urządzeń samonapędzających się – wyjaśnia Wei-Jiun Su