13.9.2018 09:00 | Veda

Prístroj podobný náramkovým hodinkám dokáže generovať energiu aj pri pomalom pohybe ruky

Zariadenie možno použiť na napájanie nositeľnej elektroniky.
Zariadenie možno použiť na napájanie nositeľnej elektroniky. Zdroj: Pennsylvánska štátna univerzita

Funguje vďaka novým materiálom.

Vedci zo Štátnej univerzity v Pennsylvánii vytvorili nový materiál, ktorý veľmi efektívne generuje elektrický prúd pri ohýbaní.

Využili ho spolupracujúci výskumníci z Univerzity v Utahu pri navrhovaní „hodiniek“ schopných produkovať elektrický prúd pri pohybe rúk. Zariadenie vďaka novému materiálu dosahuje oveľa vyšší výkon ako ktorýkoľvek podobný generátor.

Štúdiu publikoval odborný žurnál Advanced Functional Materials.

Nový materiál  

V súčasnosti existuje viacero rôznych typov zariadení. Poskytujú nepretržitú dodávku energie. Väčšina z nich využíva kryštály, ktoré produkujú elektrický prúd pri ohýbaní alebo stlačení. Ide o takzvaný piezoelektrický efekt.

Rovnaký materiál vo svojej práci použili aj výskumníci zo Štátnej univerzity v Pennsylvánii. Konkrétne išlo o známy piezoelektrický materiál PZT. Na obidvoch stranách ho potiahli pružnou kovovou fóliou, ktorá je miestami až päťkrát hrubšia, ako používajú iné podobné zariadenia.

Väčší objem aktívnej látky umožňuje generovať viac energie. Výkon nového materiálu vedci ešte dodatočne zvýšili aj úpravou kryštálovej štruktúry filmu.

Spoluautorka štúdie Susan Trolier-McKinstryová uviedla, že pri navrhovaní materiálu museli prekonať viacero zložitých prekážok. „Hlavnou výzvou bolo to, ako z hrubého filmu spraviť vysoko pružnú kovovú fóliu. Potom sme potrebovali nájsť správnu kryštálovú orientáciu, aby sa nám podarilo dosiahnuť čo najsilnejší piezoelektrický efekt.“

Vlákno vraj spôsobí rovnaký prevrat ako prvý počítačový mikročip.
Čítajte aj Bude to ako kedysi 1. mikročip. Vedci vyvinuli funkčné elektronické vlákno

Hodinky na zber energie

Nový materiál následne použili spolupracovníci na Univerzite v Utahu pri tvorbe „náramkových hodiniek,“ ktoré dokážu generovať energiu pri pohybe rúk.

Hlavnú časť zariadenia predstavuje excentrický mosadzný rotor so zapusteným magnetom. Rotor sa môže voľne otáčať pri otočení zápästia. Na vnútornom ráme hodiniek sú upevnené pásy PZT, ktoré majú v sebe zabudované magnety.

Keď sa rotor priblíži k jednému z pásov, materiál sa vďaka odpudivej sile magnetov ohne. To umožňuje relatívne pomalý pohyb zápästia zmeniť na kmitanie s oveľa vyššou frekvenciou. 

Video: Hodinky vyrábajú energiu aj pri pomalom pohybe

(zdroj: Pennsylvánska štátna univerzita)

Hodinky produkujú dostatok elektrického prúdu na napájanie rôznych druhov nositeľnej elektroniky. Prínosné môžu byť najmä pre systémy osobného monitorovania zdravia.

Neustály prísun energie prináša viacero výhod. Umožňuje najmä znížiť náklady spojené s výmenou batérií, čím šetrí životné prostredie.

„Zariadenie, ktoré sme vyrobili s využitím nových optimalizovaných materiálov funguje 5- až 50-krát efektívnejšie ako ktorýkoľvek podobný prístroj,“ povedala Susan McKinstryová.

Vedci v súčasnosti skúmajú spôsoby, ako ešte viac zvýšiť výkon zariadenia. Tiež sa usilujú o začlenenie komponentu, ktorý by uchovával vyprodukovanú energiu.

Diskusia 3 Príspevkov