به گزارش سرویس علم و فناوری ساعدنیوز به نقل از ایسنا، محققان موسسه علم و فناوری دائگو جیونگبوک(DGIST) در کره جنوبی یک دستگاه جمع‌آوری انرژی بسیار کارآمد ساخته‌اند که حرکات بدن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این دستگاه جدید، 280 برابر بازده تبدیل انرژی بیشتری نسبت به برداشت کننده‌های انرژی پیزوالکتریک معمولی دارد.
این دستگاه از اثر پیزوالکتریک استفاده می‌کند، پدیده‌ای که در آن مواد خاصی در پاسخ به فشار مکانیکی، بار الکتریکی تولید می‌کنند. این بدان معنی است که فعالیت‌هایی مانند راه رفتن، خم شدن یا حتی حرکات ظریف بدن را می‌توان برای تولید برق مورد استفاده قرار داد.
مواد پیزوالکتریک دارای یک عدم تقارن ذاتی در توزیع بار خود هستند و هنگامی که تحت فشار مکانیکی مانند خم شدن یا کشش قرار می‌گیرند، این عدم تقارن بیشتر تقویت می‌شود و منجر به جدایی بارها و تولید پتانسیل الکتریکی در سراسر ماده می‌شود. این تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی اساس برداشت انرژی پیزوالکتریک را تشکیل می‌دهد.
محدودیت‌های موجود
در حالی که مفهوم برداشت انرژی پیزوالکتریک جدید نیست، کاربرد آن در دستگاه‌های پوشیدنی به دلیل محدودیت در خواص این مواد و طراحی دستگاه‌ها با مانع مواجه شده است. بسیاری از مواد با پاسخ‌های پیزوالکتریک قوی، مانند سرب زیرکونات تیتانات(PZT)، ذاتاً سخت و شکننده هستند. این باعث می‌شود آنها برای ادغام در دستگاه‌های پوشیدنی انعطاف پذیر و راحت، نامناسب باشند.
تیم تحقیقاتی کره‌ای از طریق مهندسی مواد نوآورانه بر این مانع غلبه کرد. آنها یک ساختار سه بعدی منحصر به فرد ابداع کردند که امکان استفاده از PZT را در عین حفظ درجه بالایی از انعطاف پذیری و کشش فراهم می‌کند.
علاوه بر این، محققان یک طرح الکترود جدید را معرفی کردند. این طرح که به آن «الکترود جفت مخصوص انحنا» گفته می‌شود، با جلوگیری از لغو بارهای الکتریکی تولید شده در طول حرکت، جذب انرژی کارآمد را تضمین می‌کند. این امر به میزان قابل توجهی به کارایی کلی دستگاه کمک می‌کند.
این برداشت کننده انرژی بسیار کارآمد، راه را برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی خودکار هموار می‌کند. چنین دستگاه‌هایی به طور بالقوه می‌توانند نیاز به شارژ مکرر باتری یا تعویض آن را در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله ساعت‌های هوشمند، ردیاب‌های تناسب اندام و حسگرهای پزشکی برطرف کنند.
این پژوهش نشان دهنده یک گام بزرگ رو به جلو در زمینه فناوری پوشیدنی است. رویکرد نوآورانه این تیم برای طراحی مواد و پیکربندی الکترود، دستگاهی را به وجود آورده است که این پتانسیل را دارد که نحوه قدرت‌گیری دستگاه‌های پوشیدنی خود را تغییر دهد.
برای پیگیری اخبار حوزه علم و فناوری کلیک کنید.
