Pasak mokslininkų iš Pensilvanijos Medžiagų tyrimų instituto (JAV), jų sukurtas ant riešo nešiojamasis įrenginys gali pagaminti energiją tiesiog judinant ranką, vaikščiojant ar bėgant. Jis yra rankinio laikrodžio dydžio, o jo generuojamos elektros energijos pilnai pakaktų maitinti nedideliems nešiojamiems elektronikos įrenginiams, tokiems kaip asmeninės sveikatos monitoringo sistemos.
Mokslininkų teigimu, panaudojus optimizuotas medžiagas, pavyko išgauti nuo 5 iki 50 kartų daugiau energijos nei iki šiol sukurtais panašaus dydžio energijos iš aplinkos išgavimo prietaisais.
Autonomiški energijos gavybos prietaisai turi didelę paklausą, nes jie tinkami įvairiausiems daiktų interneto įrenginiams ir gali įkrauti jų akumuliatorius ar superkondensatorius, taip sumažinant jų aptarnavimo poreikius.
Naujajame prietaise panaudota žinoma medžiaga – pjezokristalai, kurie gali generuoti elektros srovę, keičiantis jų formai. Šis pjezoelektrinis efektas plačiai naudojamas ultragarso ir sonaro prietaisuose, taip pat mažos galios elektros srovei išgauti.
Šiame darbe mokslininkai panaudojo gerai žinomos pjezoelektrinės medžiagos PZT plėvelę ir padengė ją dvi puses lanksčia metaline folija, tačiau kelis kartus storesniu sluoksniu nei ankstesniuose įrenginiuose, taip pat tiksliai orientavo kristalo ašis, taip gerokai padidindami efektyvumą.
Storesnė folija taip pat leido padidinti jėgą, kuria veikiama pjezoelektriko plėvelė, jos nepažeidžiant.
Šis pjezoelektrikas buvo patalpintas į panašų į laikrodžio mechanizmą, kuriame yra laisvai besisukantis ekscentriškas žalvarinis rotorius su magnetu ir daug stipinų su pjezoelektriko ir metalo folijos „sumuštiniu“, taip pat ir magnetu. Kai rotoriaus magnetas artėja prie vieno iš stipinų, magnetai atstumia vienas kitą ir kiek išlenkia stipiną. Taip lėtas besisukančio rotoriaus dažnis paverčiamas didesnio dažnio svyravimais.
Tokia konstrukcija taip pat pasirodė efektyvesnė nei naudojama standartiniuose pjezoelektros minigeneratoriuose, pavyzdžiui, autonomiškuose laikrodžiuose.
Mokslininkai tikisi, kad tokie prietaiso efektyvumą dar būtų galima padvigubinti, pjezokristalo plėvelės gamybai panaudojus šaltojo sukepinimo technologiją.
Hong Goo Yeo et al, Strongly (001) Oriented Bimorph PZT Film on Metal Foils Grown by rf -Sputtering for Wrist-Worn Piezoelectric Energy Harvesters, Advanced Functional Materials (2018). DOI: 10.1002/adfm.201801327
Daugiau:
Vaizdo jutiklis, maitinamas saulės spinduliais
Siūlai, gaminantys elektros energiją
Sėkmingai išbandytas „taisykles keičiantis“ kosminių misijų energijos šaltinis
Kapiliarinė energetika – pritaikius vibrokontūrą