Naukowcy opracowali przełomowe narzędzie o nazwie C-PVEH, które łączy polimer wzmocniony włóknem węglowym (CFRP) i kompozyty piezoelektryczne, aby generować energię elektryczną z wibracji otoczenia. To trwałe i wydajne urządzenie jest w stanie zasilać urządzenia IoT, oferując znaczący postęp w technologiach oszczędzania energii. Wykorzystując wibracje, za pomocą tej metody i materiałów stworzyli wysoce niezawodne rozwiązanie do pozyskiwania energii.
Zespół naukowców stworzył przełomowe, rewolucyjne urządzenie, które wykorzystuje energię wibracyjną. To narzędzie wykorzystuje połączenie polimeru wzmocnionego włóknem węglowym i kompozytów piezoelektrycznych. Generuje energię elektryczną z najmniejszych wibracji otoczenia. C-PVEH, nowo opracowane urządzenie, stanowi trwałe i niezawodne rozwiązanie o wysokiej wydajności do zasilania urządzeń IoT, co oznacza znaczący krok naprzód w technologiach oszczędzania energii.
Oba kompozyty piezoelektryczne z polimerem wzmocnionym włóknem węglowym (CFRP) , powszechnie stosowanym materiałem, są lekkie i wytrzymałe . Nowe urządzenie przetwarza drgania z otoczenia na energię elektryczną , zwiększając wydajność i niezawodność czujników z własnym zasilaniem, zgodnie z opublikowanymi badaniami. Proces pozyskiwania energii jest niezbędny dla osiągnięcia zrównoważonej przyszłości, ponieważ umożliwia przekształcanie energii otoczenia w użyteczną energię elektryczną.
Fumio Narita , współautor badania i profesor w Szkole Studiów nad Środowiskiem Uniwersytetu Tohoku, mówi: „Przedmioty codziennego użytku, od lodówek po latarnie uliczne, są podłączone do internetu w ramach internetu rzeczy (IoT), a wiele z nich jest wyposażonych w czujniki, które zbierają dane”.
„Jednak te urządzenia IoT potrzebują zasilania, aby działać, co jest trudne, jeśli znajdują się w odległych miejscach lub jest ich dużo” – dodał Fumio.
Energia elektryczna może być wytwarzana za pomocą promieni słonecznych, ciepła i wibracji. Materiały piezoelektryczne charakteryzują się niezwykłą zdolnością wytwarzania energii elektrycznej w odpowiedzi na obciążenia fizyczne , co czyni je idealnymi do wykorzystywania energii wibracji. Trwałość i lekkość CFRP sprawiają, że idealnie nadaje się on do zastosowań w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, sprzęcie sportowym i medycznym.
Profesor Narita mówi: „Zastanawialiśmy się, czy urządzenie do pozyskiwania energii z wibracji piezoelektrycznych (PVEH), wykorzystujące wytrzymałość CFRP w połączeniu z kompozytem piezoelektrycznym, mogłoby być bardziej wydajnym i trwałym sposobem pozyskiwania energii”.
Dzięki zmieszaniu nanocząsteczek niobianu potasu i sodu (KNN) z żywicą epoksydową, grupa była w stanie stworzyć urządzenie z wykorzystaniem połączenia CFRP, co poprawiło jego wydajność. CFRP działało jednocześnie jako elektroda i podłoże wzmacniające.
Wysoka wydajność urządzenia pozostała nienaruszona po ponad 100 000 próbach zginania, co wykazały testy i symulacje. Urządzenie udowodniło swoją zdolność do magazynowania wytworzonej energii i zasilania oświetlenia LED . Co więcej, jego gęstość energii wyjściowej przewyższa gęstość energii innych kompozytów polimerowych opartych na KNN. C-PVEH spełnił oczekiwania.
Wdrożenie C-PVEH, rewolucyjnego urządzenia wykorzystującego energię drgań, będzie motorem napędowym rozwoju autonomicznych czujników IoT , co doprowadzi do powstania urządzeń IoT zużywających mniej energii.
Narita i jego współpracownicy są podekscytowani postępem technologicznym, jaki osiągnęli. Zespół powiedział: „Oprócz korzyści społecznych płynących z naszego urządzenia C-PVEH, jesteśmy zachwyceni wkładem, jaki wnieśliśmy w dziedzinę pozyskiwania energii i technologii czujników. Połączenie doskonałej gęstości energii wyjściowej i wysokiej wytrzymałości może stanowić punkt odniesienia dla przyszłych badań nad innymi materiałami kompozytowymi do różnorodnych zastosowań”.
Źródło dokumentu badawczego
