Новое устройство увеличивает электроэнергию, вырабатываемую при ходьбе человека, в 90 раз

Японские ученые изобрели компактный пьезоэлектрический сборщик энергии вибрации, который может усиливать мощность, создаваемую импульсными вибрациями, например, при ходьбе человека, примерно в 90 раз. Он может питать самозаряжающиеся носимые устройства, сообщает пресс-служба Осакского столичного университета. Подробно разработка описана в журнале Applied Physics Letters.

В наши дни люди носят с собой – или на себе – несколько электронных устройств: смартфоны, часы, наушники. В результате возникает спрос на более эффективную подзарядку этих устройств – с помощью технологии, которая преобразует энергию, такую ​​​​как тепло и свет, в электричество, которое может питать небольшие устройства. Одна из форм сбора энергии – сбор энергии вибрации – считается очень практичной, поскольку она может преобразовывать кинетическую энергию вибрации в электричество и не зависит от погоды или климата.

Команда из Высшей инженерной школы Осакского столичного университета работает как раз над накопителем энергии вибрации, которые используют пьезоэлектрический эффект — явление, при котором определенные типы материалов производят электрический заряд или напряжение в ответ на приложенное давление. До сих пор команде удавалось генерировать электричество микроваттного уровня из механических вибраций с постоянной частотой. Такие вибрации возникают при работе двигателя или, например, стиральной машины. Но если вибрации возникают импульсивно, с непостоянной частотой – как, например, при ходьбе человека, – обычно выработка энергии этими устройствами резко падает. 

Чтобы это исправить, команда разработала и встроила в устройство U-образный компонент усиления вибрации. Он позволил улучшить выработку электроэнергии. При этом не потребовалось увеличивать размер устройства, который в диаметре достигает всего около двух сантиметров. Ожидается, что технология будет генерировать электроэнергию за счет нестационарных вибраций, в том числе при ходьбе пользователя, для питания небольших носимых устройств, таких как смартфоны и беспроводные наушники.

[Иллюстрация: YOSHIMURA, OSAKA METROPOLITAN UNIVERSITY]