Учёные Национального университета Тайваня разработали инновационное устройство, способное эффективно преобразовывать вибрации окружающей среды в электроэнергию. Эта технология открывает новые возможности для автономного питания портативных электронных устройств и медицинских имплантатов, которые не потребуют дополнительной подзарядки.
Об этом сообщает ProIT
Как работает новое устройство для сбора энергии
В основе разработки лежит механизм, который саморегулируется в соответствии с частотами окружающей среды. Это позволяет устройству подстраиваться под широкий диапазон частот, возникающих от различных источников вибраций, таких как транспорт, движение людей или машины. Традиционные устройства для сбора энергии имеют ограничения: они эффективно работают только в пределах определённых частот, а нагрузка обычно концентрируется на одном конце конструкции, что снижает их эффективность.
«Ежедневные вибрации – от транспорта, машин или шагов – охватывают широкий диапазон частот. Благодаря адаптивной конструкции эти рассеянные источники движения можно эффективно улавливать и преобразовывать в электроэнергию для электронных устройств»
Команда под руководством профессора Вей-Цзюня Су предложила другую концепцию: тонкая пленка из поливинилиденфторида (ПВДФ) натягивается аналогично мембране барабана, благодаря чему каждая её часть участвует в генерации электричества. В конструкции используется миниатюрная подвижная масса, которая под действием инерции и гравитации самостоятельно изменяет положение в зависимости от силы вибраций. Если вокруг фиксируются более сильные колебания, масса смещается, снижая рабочую частоту устройства. При слабых вибрациях она возвращается, повышая частоту, что обеспечивает самонастройку системы.
Результаты испытаний и перспективы применения
Лабораторные исследования показали, что новое устройство в сравнении с классическими аналогами почти вдвое превышает их мощность и может работать вдвое шире частотного диапазона. Во время одного из тестов была зафиксирована выходная напряжение почти 29 В – это значительный результат для устройства, помещающегося на ладони. Важно, что устройство способно непрерывно адаптироваться к изменениям энергетических режимов, не требуя посторонней помощи, что особенно актуально для изменчивого характера вибраций в повседневной жизни.
В перспективе такая технология может стать основой для создания автономных датчиков, которые смогут функционировать десятилетиями без внешнего питания. Портативная электроника и медицинские имплантаты, оснащённые такими системами, больше не будут требовать регулярной зарядки.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Energy Conversion and Management.