Mühendisler Nesnelerin İnterneti’ne güç sağlamak için titreşim kullanıyor

Temiz enerjiye aç bir dünyada mühendisler, çevremizdeki basit mekanik titreşimleri elektriğe ve kalp pillerinden uzay aracına kadar her şeydeki güç sensörlerine dönüştüren yeni bir malzeme yarattılar.

Yeni nesil sistem türünün ilk örneği ve Waterloo Üniversitesi ile Toronto Üniversitesi’ndeki araştırmacıların on yıllık çalışmalarının ürünü ve kompakt, güvenilir, düşük maliyetli ve son derece çevre dostu.

Waterloo’da araştırmacı ve projeyle ilgili yeni bir çalışmanın ortak yazarı olan Asif Khan, “Çığır açımızın, yenilenemez enerji kaynaklarına bağımlılığımızı azaltarak önemli bir sosyal ve ekonomik etkisi olacak” dedi. “Bu enerji vericilere şu anda tarihin herhangi bir zamanında olduğundan daha kritik bir şekilde ihtiyacımız var.”

Khan ve meslektaşları tarafından geliştirilen sistem, uygun bir malzeme üzerinde – mekanik titreşimler bir örnek olarak – sıkıştırarak bir elektrik akımı üreten piezoelektrik etkiye dayanır.

Etki 1880’de keşfedildi ve o zamandan beri kuvars ve Rochelle tuzları gibi sınırlı sayıda piezoelektrik malzeme sonar ve ultrasondan mikrodalgaya kadar uzanan teknolojilerde kullanıldı.

Sorun şu ki, şimdiye kadar ticari cihazlarda kullanılan geleneksel piezoelektrik malzemelerin elektrik üretme kabiliyeti sınırlıydı. Ayrıca Khan’ın “çevre ve insan sağlığı için kötü” olarak tanımladığı kurşunu da sıklıkla kullanırlar.

Araştırmacılar her iki sorunu da çözdü.

Bir kristal alanın kendiliğinden geometrik bozulmasıyla ilgili iyi bilinen bir kimyasal kavram olan Jahn-Teller etkisini kullanarak edabco bakır klorür adı verilen bir metal halojenür moleküler bileşiğinin büyük bir tek kristalini büyüterek başladılar.

Khan, daha sonra ne kurşun ne de yenilenemez enerji gerektirmeyen bir süreçte “insan hareketinden motorlu araçlara kadar her türlü dinamik koşulda küçük mekanik titreşimleri toplayabilen rekor enerji yoğunluğuna sahip” nanojeneratörler imal etmek için yüksek bir piezoelektrik malzeme kullanıldığını söyledi.

Nanojeneratör küçüktür – 2,5 santimetrekare ve yaklaşık bir kartvizit kalınlığındadır – ve sayısız durumda kolayca kullanılabilir. Nesnelerin İnterneti için gereken milyarlarca dolar da dahil olmak üzere çok çeşitli elektronik cihazlardaki sensörlere güç sağlama potansiyeline sahiptir – diğer cihazlara bağlanan ve veri alışverişi yapan sensörler ve yazılımlarla gömülü gelişen küresel nesne ağı.

Dr.. Diane BanWaterloo Nanoteknoloji Enstitüsü’nden bir araştırmacı, gelecekte uçağın titreşimlerinin duyusal izleme sistemlerine güç sağlayabileceğini veya bir kişinin kalp atışının pilsiz bir kalp pilinin çalışmasını sağlayabileceğini söyledi.

Elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Pan, “Yeni malzemelerimiz rekor kıran bir performans gösterdi” dedi. “Bu alan için yeni bir yol işaret ediyor.”

çalışma, Deforme olabilen bir Jahn-Teller moleküler metal halojenürde büyük piezoelektrik tepkiNature Communications’da görünür.