Gli scienziati hanno sviluppato uno strumento rivoluzionario chiamato C-PVEH, che combina polimeri rinforzati con fibra di carbonio (CFRP) e compositi piezoelettrici per generare energia elettrica dalle vibrazioni ambientali. Questo dispositivo durevole ed efficiente è in grado di alimentare dispositivi IoT, offrendo un significativo progresso nelle tecnologie di risparmio energetico. Sfruttando le vibrazioni, tramite questo metodo e materiali hanno creato una soluzione altamente affidabile per la raccolta di energia.
Un team di scienziati ha creato un rivoluzionario dispositivo rivoluzionario che sfrutta l'energia vibrazionale. Questo strumento utilizza una combinazione di polimeri rinforzati con fibra di carbonio e compositi piezoelettrici. Genera energia elettrica dalle più piccole vibrazioni ambientali. C-PVEH, il dispositivo di nuova concezione, rappresenta una soluzione durevole e affidabile con elevata efficienza per alimentare i dispositivi IoT, segnando un significativo balzo in avanti nelle tecnologie di risparmio energetico.
Entrambi i compositi piezoelettrici con polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) , un materiale comunemente utilizzato, sono leggeri e resistenti . Il nuovo dispositivo converte le vibrazioni dell'ambiente circostante in elettricità , rendendo i sensori autoalimentati più efficienti e affidabili, secondo la ricerca pubblicata. Il processo di raccolta di energia è essenziale per raggiungere un futuro sostenibile, poiché consente di trasformare l'energia ambientale in energia elettrica utilizzabile.
Fumio Narita, coautore dello studio e professore presso la Facoltà di Studi Ambientali dell'Università di Tohoku, afferma: "Gli oggetti di uso quotidiano, dai frigoriferi ai lampioni, sono connessi a Internet nell'ambito dell'Internet delle Cose (IoT) e molti di essi sono dotati di sensori che raccolgono dati".
"Ma questi dispositivi IoT hanno bisogno di energia per funzionare, il che rappresenta una sfida se si trovano in luoghi remoti o se sono numerosi", ha aggiunto Fumio.
L'energia elettrica può essere prodotta dai raggi solari, dal calore e dalle vibrazioni. I materiali piezoelettrici hanno la straordinaria capacità di produrre elettricità in risposta a una sollecitazione fisica , il che li rende ideali per sfruttare l'energia vibrazionale. La durabilità e la leggerezza dei materiali compositi in fibra di carbonio (CFRP) li rendono ideali per l'impiego nei settori aerospaziale, automobilistico, delle attrezzature sportive e delle apparecchiature mediche.
Il professor Narita afferma: "Ci siamo chiesti se un raccoglitore di energia vibrazionale piezoelettrico (PVEH), che sfrutti la robustezza del CFRP insieme a un composito piezoelettrico, potesse rappresentare un mezzo più efficiente e durevole per la raccolta di energia."
Mescolando nanoparticelle di niobato di potassio e sodio (KNN) con resina epossidica, il gruppo è riuscito a fabbricare il dispositivo utilizzando una combinazione di CFRP, migliorandone le prestazioni. Il CFRP ha agito contemporaneamente sia da elettrodo che da substrato di rinforzo.
Le elevate prestazioni del dispositivo sono rimaste intatte anche dopo essere stato piegato oltre 100,000 volte, come dimostrato da test e simulazioni. Ha dimostrato la sua capacità di immagazzinare l'energia prodotta e di alimentare l'illuminazione a LED . Inoltre, la sua densità di energia in uscita supera quella di altri compositi polimerici basati su KNN. Il C-PVEH ha soddisfatto le aspettative.
L'implementazione di C-PVEH, il dispositivo rivoluzionario che sfrutta l'energia vibrazionale, guiderà il progresso dei sensori IoT autonomi , favorendo la creazione di dispositivi IoT a basso consumo energetico.
Narita e i suoi colleghi sono entusiasti dei progressi tecnologici compiuti. Il team ha dichiarato: "Oltre ai benefici sociali del nostro dispositivo C-PVEH, siamo entusiasti del contributo che abbiamo apportato al campo della raccolta di energia e della tecnologia dei sensori. La combinazione di un'eccellente densità di produzione energetica e di un'elevata resilienza può guidare la ricerca futura su altri materiali compositi per diverse applicazioni."
Documento di ricerca originale
