Forskare har utvecklat ett banbrytande verktyg som heter C-PVEH, som kombinerar kolfiberförstärkt polymer (CFRP) och piezoelektriska kompositer för att generera elektrisk kraft från omgivande vibrationer. Denna hållbara och effektiva enhet kan driva IoT-enheter, vilket erbjuder ett betydande framsteg inom energibesparande teknik. Genom att utnyttja vibrationer har de genom denna metod och material skapat en mycket pålitlig lösning för energiskörd.
Ett team av forskare har skapat en banbrytande revolutionerande enhet som utnyttjar vibrationsenergi. Detta verktyg använder en kombination av kolfiberförstärkt polymer och piezoelektriska kompositer. Den genererar elektrisk kraft från de minsta omgivande vibrationer. C-PVEH, den nyutvecklade enheten, representerar en hållbar och pålitlig lösning med hög effektivitet för att driva IoT-enheter, vilket markerar ett betydande steg framåt inom energibesparande teknik.
Båda piezoelektriska kompositerna med kolfiberförstärkt polymer (CFRP) , ett vanligt förekommande material, är lätta och starka . Den nya enheten omvandlar vibrationer från omgivningen till elektricitet , vilket gör självförsörjande sensorer mer effektiva och tillförlitliga, enligt den publicerade forskningen. Processen med energiutvinning är avgörande för att uppnå en hållbar framtid, eftersom den möjliggör omvandling av miljöenergi till användbar elektrisk energi.
Fumio Narita, medförfattare till studien och professor vid Tohoku Universitys forskarskola för miljöstudier, säger: ”Vardagliga föremål, från kylskåp till gatlyktor, är anslutna till internet som en del av sakernas internet (IoT), och många av dem är utrustade med sensorer som samlar in data.”
"Men dessa IoT-enheter behöver ström för att fungera, vilket är utmanande om de befinner sig på avlägsna platser, eller om det finns många av dem", tillade Fumio vidare.
Elektrisk energi kan produceras av solens strålar, värme och vibrationer. Piezoelektriska material har den anmärkningsvärda förmågan att producera elektricitet som svar på fysisk belastning , vilket gör dem idealiska för att utnyttja vibrationsenergi. CFRP:s hållbarhet och lätthet gör den idealisk för användning inom flyg-, fordons-, sportutrustnings- och medicinsk utrustningsindustrin.
Professor Narita säger: ”Vi funderade på om en piezoelektrisk vibrationsenergiuppsamlare (PVEH), som utnyttjar robustheten hos CFRP tillsammans med en piezoelektrisk komposit, skulle kunna vara ett mer effektivt och hållbart sätt att utvinna energi.”
Genom att blanda kaliumnatriumniobat (KNN) nanopartiklar med epoxiharts kunde gruppen tillverka anordningen med en kombination av CFRP, vilket förbättrade dess prestanda. CFRP fungerade både som en elektrod och ett förstärkande substrat samtidigt.
Enhetens höga prestanda förblev intakt efter att ha böjts över 100 000 gånger, vilket framgår av tester och simuleringar. Den har visat sin förmåga att lagra den producerade energin och ge ström till LED-belysning . Dessutom överträffar dess energitäthet den hos andra polymerkompositer baserade på KNN. C-PVEH levde upp till förväntningarna.
Implementeringen av C-PVEH, den revolutionerande enheten som utnyttjar vibrationsenergi, kommer att driva utvecklingen av autonoma IoT-sensorer , vilket leder till skapandet av IoT-enheter som förbrukar mindre energi.
Narita och hans kollegor är entusiastiska över de tekniska framsteg de gjort. Teamet sa: ”Förutom de samhällsnyttiga fördelarna med vår C-PVEH-enhet är vi mycket glada över de bidrag vi har gjort till området energiutvinning och sensorteknik. Blandningen av utmärkt energitäthet och hög motståndskraft kan vägleda framtida forskning om andra kompositmaterial för olika tillämpningar.”
Källforskningsartikel
