Ученые разработали новаторский инструмент под названием C-PVEH, который объединяет полимер, армированный углеродным волокном (CFRP), и пьезоэлектрические композиты для генерации электроэнергии из окружающих вибраций. Это прочное и эффективное устройство способно питать устройства IoT, предлагая значительный прогресс в технологиях энергосбережения. Используя вибрации, с помощью этого метода и материалов они создали высоконадежное решение для сбора энергии.
Группа ученых создала новаторское революционное устройство, которое использует энергию колебаний. Этот инструмент использует комбинацию полимера, армированного углеродным волокном, и пьезоэлектрических композитов. Он генерирует электроэнергию от малейших окружающих вибраций. C-PVEH, недавно разработанное устройство, представляет собой прочное и надежное решение с высокой эффективностью для питания устройств IoT, что является значительным шагом вперед в технологиях энергосбережения.
Оба пьезоэлектрических композита с углеродным волокном, армированным полимером (CFRP) , широко используемым материалом, являются легкими и прочными . Новое устройство преобразует вибрации окружающей среды в электричество , что, согласно опубликованному исследованию, делает автономные датчики более эффективными и надежными. Процесс сбора энергии имеет важное значение для достижения устойчивого будущего, поскольку он позволяет преобразовывать энергию окружающей среды в полезную электрическую энергию.
Соавтор исследования и профессор Высшей школы экологических исследований Университета Тохоку Фумио Нарита говорит: «Повседневные предметы, от холодильников до уличных фонарей, подключены к интернету как часть Интернета вещей (IoT), и многие из них оснащены датчиками, которые собирают данные».
«Но этим устройствам Интернета вещей для работы требуется электропитание, что создает проблемы, если они находятся в отдаленных местах или если их много», — добавил Фумио.
Электрическую энергию можно получать с помощью солнечных лучей, тепла и вибраций. Пьезоэлектрические материалы обладают замечательной способностью вырабатывать электричество в ответ на физическое напряжение , что делает их идеальными для использования энергии вибраций. Прочность и легкость углепластика делают его идеальным материалом для использования в аэрокосмической, автомобильной, спортивной и медицинской отраслях.
Профессор Нарита говорит: «Мы размышляли над тем, может ли пьезоэлектрический преобразователь энергии вибрации (PVEH), сочетающий в себе прочность углепластика и пьезоэлектрический композит, стать более эффективным и долговечным средством сбора энергии».
Смешав наночастицы ниобата калия-натрия (KNN) с эпоксидной смолой, группа исследователей смогла изготовить устройство, используя комбинацию углепластика (CFRP), что позволило улучшить его характеристики. Углепластик одновременно выступал в качестве электрода и армирующей подложки.
Высокие эксплуатационные характеристики устройства сохранились даже после более чем 100 000 изгибов, что подтвердили испытания и моделирование. Устройство продемонстрировало способность накапливать вырабатываемую энергию и обеспечивать питание светодиодного освещения . Более того, плотность выходной энергии превосходит показатели других полимерных композитов на основе KNN. C-PVEH оправдал ожидания.
Внедрение C-PVEH, революционного устройства, использующего энергию вибрации, будет способствовать развитию автономных датчиков Интернета вещей , что, в свою очередь, приведет к созданию устройств Интернета вещей, потребляющих меньше энергии.
Нарита и его коллеги воодушевлены достигнутым технологическим прогрессом. Команда заявила: «Помимо социальных преимуществ нашего устройства C-PVEH, мы очень рады тому вкладу, который внесли в область сбора энергии и сенсорных технологий. Сочетание превосходной плотности выходной энергии и высокой упругости может стать ориентиром для будущих исследований других композитных материалов для различных применений».
Источник: Исследовательская работа
