Tutkijat ovat kehittäneet uraauurtavan työkalun nimeltä C-PVEH, joka yhdistää hiilikuituvahvisteisen polymeerin (CFRP) ja pietsosähköiset komposiitit tuottamaan sähköä ympäristön tärinästä. Tämä kestävä ja tehokas laite pystyy syöttämään IoT-laitteita, mikä tarjoaa merkittävän edistyksen energiaa säästävissä teknologioissa. Hyödyntämällä tärinää, tämän menetelmän ja materiaalien avulla he ovat luoneet erittäin luotettavan ratkaisun energian talteenottoon.
Tiedemiesryhmä on luonut uraauurtavan vallankumouksellisen laitteen, joka hyödyntää värähtelyenergiaa. Tämä työkalu käyttää hiilikuituvahvisteisen polymeerin ja pietsosähköisten komposiittien yhdistelmää. Se tuottaa sähköä pienimmistäkin ympäristön tärinöistä. Hiljattain kehitetty C-PVEH-laite edustaa kestävää ja luotettavaa ratkaisua tehokkaalla IoT-laitteiden virtalähteellä, mikä merkitsee merkittävää harppausta energiaa säästävien teknologioiden alalla.
Molemmat pietsosähköiset komposiitit, joissa on yleisesti käytettyä hiilikuituvahvisteista polymeeriä (CFRP) , ovat kevyitä ja vahvoja . Uusi laite muuntaa ympäröivän ympäristön värähtelyjä sähköksi , mikä tekee omavoimaisista antureista tehokkaampia ja luotettavampia, julkaistun tutkimuksen mukaan. Energiankeruuprosessi on olennainen kestävän tulevaisuuden saavuttamiseksi, sillä se mahdollistaa ympäristön energian muuntamisen käyttökelpoiseksi sähköenergiaksi.
Tutkimuksen toinen kirjoittaja ja Tohokun yliopiston ympäristötutkimuksen tiedekunnan professori Fumio Narita sanoo: ”Arkipäivän tavarat jääkaapeista katulamppuihin ovat yhteydessä internetiin osana esineiden internetiä (IoT), ja monet niistä on varustettu dataa keräävillä antureilla.”
”Mutta nämä IoT-laitteet tarvitsevat toimiakseen virtaa, mikä on haastavaa, jos ne sijaitsevat syrjäisissä paikoissa tai jos niitä on paljon”, Fumio lisäsi.
Sähköenergiaa voidaan tuottaa auringonsäteistä, lämmöstä ja värähtelyistä. Pietsosähköisillä materiaaleilla on huomattava kyky tuottaa sähköä fyysisen rasituksen vaikutuksesta , mikä tekee niistä ihanteellisia värähtelyenergian valjastamiseen. CFRP:n kestävyys ja keveys tekevät siitä ihanteellisen käytettäväksi ilmailu- ja avaruustekniikassa, autoteollisuudessa, urheiluvälineteollisuudessa ja lääkinnällisten laitteiden teollisuudessa.
Professori Narita sanoo: ”Pohdimme, voisiko pietsosähköinen värähtelyenergian kerääjä (PVEH), joka hyödyntää CFRP:n kestävyyttä yhdessä pietsosähköisen komposiitin kanssa, olla tehokkaampi ja kestävämpi tapa kerätä energiaa.”
Sekoittamalla kaliumnatriumniobaatti (KNN) -nanopartikkeleita epoksihartsiin ryhmä pystyi valmistamaan laitteen käyttämällä CFRP:n yhdistelmää, mikä paransi sen suorituskykyä. CFRP toimi samanaikaisesti sekä elektrodina että lujittavana substraattina.
Laitteen korkea suorituskyky säilyi ennallaan yli 100 000 taivutuskerran jälkeen, kuten testit ja simulaatiot osoittavat. Se on osoittanut kykynsä varastoida tuotettua energiaa ja tuottaa virtaa LED-valaistukselle . Lisäksi sen energiantuottotiheys ylittää muiden KNN-pohjaisten polymeerikomposiittien. C-PVEH täytti odotukset.
C-PVEH:n, mullistavan värähtelyenergiaa hyödyntävän laitteen, käyttöönotto vauhdittaa autonomisten IoT-antureiden kehitystä ja siten vähemmän energiaa kuluttavien IoT-laitteiden kehittämistä.
Narita ja hänen kollegansa ovat innoissaan saavuttamastaan teknologisesta edistyksestä. Tiimi sanoi: "C-PVEH-laitteemme yhteiskunnallisten hyötyjen lisäksi olemme innoissamme panoksista, joita olemme tehneet energiankeruun ja anturiteknologian alalla. Erinomaisen energiantuottotiheyden ja suuren joustavuuden yhdistelmä voi ohjata tulevaa tutkimusta muista komposiittimateriaaleista erilaisiin sovelluksiin."
Lähdetutkimuspaperi
