Vücut hareketinden elektrik: Güney Kore'de 280 kat daha verimli cihaz geliştirildi

[™ Admin]

Vücut hareketinden elektrik: Güney Kore'de 280 kat daha verimli cihaz geliştirildi

Güney Kore'deki Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (DGIST) araştırmacılar, vücut hareketlerini elektrik enerjisine dönüştüren son derece verimli bir enerji toplama cihazı geliştirdiler.

Özellikle, yeni cihaz geleneksel esnek piezoelektrik enerji toplayıcılarından 280 kat daha fazla enerji dönüşüm verimliliği sergiliyor.

Cihaz, belirli malzemelerin mekanik strese yanıt olarak elektrik yükü ürettiği bir fenomen olan piezoelektrik etkiyi kullanır. Bu, yürüme, eğilme veya hatta hafif hareketler gibi aktivitelerin elektrik üretmek için kullanılabileceği anlamına gelir.

Piezoelektrik malzemeler, yük dağılımlarında doğal bir asimetriye sahiptir. Bükme veya germe gibi mekanik strese maruz kaldığında, bu asimetri daha da artar ve yüklerin ayrılmasına ve malzeme boyunca bir elektrik potansiyelinin oluşmasına yol açar.

Mekanik enerjinin elektrik enerjisine bu şekilde dönüştürülmesi, piezoelektrik enerji toplamanın temelini oluşturur.

Mevcut sınırlamalar

Piezoelektrik enerji hasadı kavramı yeni olmasa da giyilebilir cihazlarda uygulanması, malzeme özellikleri ve cihaz tasarımındaki sınırlamalar nedeniyle engellenmiştir.

Profesör Jang Kyung-In liderliğindeki çalışmada, "PENG araştırmasının erken aşamalarında, konsol şeklindeki inorganik piezoelektrik cihazlar kapsamlı bir şekilde incelendi ve yüksek frekanslı titreşimden verimli enerji hasadı sağlandı" denildi.

"Ancak, bu geleneksel tasarımlar esnek ve gerilebilir formatlara uygulandığında sınırlıdır."

Kurşun zirkonyum titanat (PZT) gibi güçlü piezoelektrik tepkilere sahip birçok malzeme doğası gereği sert ve kırılgandır.

Bu, onları esnek ve rahat giyilebilir cihazlara entegre etmek için uygunsuz hale getirir.

Malzeme tasarımındaki zorlukların üstesinden gelmek

DGIST araştırma ekibi, yenilikçi malzeme mühendisliği yoluyla bu engeli aştı.

Yüksek derecede esneklik ve gerilebilirlik sağlarken PZT kullanımına izin veren benzersiz bir üç boyutlu yapı tasarladılar.

Çalışmada, "3D burkulma gibi yapılar cihazlara esneklik kazandırmak için yaygın olarak kullanılmıştır" denildi.

Bu, cihazın rahat ve göze batmayan bir kullanım için insan vücuduna uyum sağlamasını garanti eder.

Dahası, araştırmacılar yeni bir elektrot tasarımı tanıttılar. "Eğriliğe özgü kuplaj elektrotu" olarak adlandırılan bu tasarım, hareket sırasında oluşan elektrik yüklerinin iptalini önleyerek verimli enerji yakalamayı garanti eder. Bu, cihazın genel verimliliğine önemli ölçüde katkıda bulunur.

Araştırmacılar, "Bu tasarım, geleneksel sistemlerde gözlemlenen tipik elektrik çıkışı iptalini ortadan kaldırarak nanojeneratörün her bir segmentinin genel enerji üretimine etkili bir şekilde katkıda bulunmasını sağlar" diye eklediler.

Sonuçlar ve gelecekteki yönler

Bu son derece verimli enerji toplayıcı, kendi kendine güç sağlayan giyilebilir elektronik cihazlar için yolu açıyor.

Bu tür cihazlar, akıllı saatler, fitness takipçileri ve tıbbi sensörler dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda sık sık pil şarj etme veya değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırabilir.

Bu araştırma, giyilebilir teknoloji alanında önemli bir adım atılmasını temsil ediyor. DGIST ekibinin malzeme tasarımı ve elektrot yapılandırmasına yönelik yenilikçi yaklaşımı, giyilebilir cihazlarımızı nasıl çalıştırdığımızı dönüştürme potansiyeline sahip bir cihaz ortaya çıkardı.

Daha fazla araştırma ve geliştirme, bu teknolojiyi ticari uygulamalar için optimize etmeye ve çeşitli giyilebilir elektronik cihazlardaki tam potansiyelini keşfetmeye odaklanacaktır.

Kaynak: IE