Un dispositiu que genera l'energia de les vibracions de baixa freqüència

Un nou dispositiu, podria generar energia des de l'oscil·lació d'un braç humà mentre la persona camina o trota, segons un equip d'investigadors de l'Institut de Recerca de Materials de Penn State i la Universitat d'Utah. El dispositiu, te la grandària d'un rellotge de polsera i produeix la potencia suficient per fer funcionar un sistema de monitoratge de salut personal.

Aquests gadgets, tenen una gran demanda per alimentar els milions de dispositius que conformen la Internet de les Coses (IoT). Al subministrar energia contínua a una bateria o supercapacitat recarregable, els recol·lectors d'energia poden reduir el cost laboral de canviar les bateries quan s'acaben i reduir l'impacte del residu de les piles.
Certs cristalls poden produir un corrent elèctric quan es comprimeixen o poden canviar de forma quan s'aplica una càrrega elèctrica. En aquest treball, Trolier-McKinstry i el seu antic estudiant de doctorat, Hong Goo Yeo, van utilitzar un material piezoelèctric conegut, PZT, i el van recobrir a ambdós costats d'una làmina metàl·lica flexible fins a un espessor quatre o cinc vegades superior a la dels dispositius anteriors. El volum més gran del material actiu equival a la generació de més potencia. Orientant l'estructura cristal·lina de la pel·lícula per optimitzar la polarització, es va incrementar el rendiment conegut en la generació d'energia. Les tensions de compressió que es creen a la pel·lícula a mesura que s'apliquen en les làmines metàl·liques flexibles, impliquen que les pel·lícules PZT poden suportar pressions altes sense trencar-se.

Hi havia alguns reptes per superar des de la ciència dels materials. El primer era com aconseguir que el gruix de la pel·lícula sigui elevat sobre una làmina metàl·lica flexible. Llavors cal obtenir l'orientació del cristall adequada per aconseguir l'efecte piezoelèctric més fort.

Els col·laboradors de la Universitat de Utah i del Departament d'Enginyeria Mecànica de Penn State van dissenyar un nou dispositiu de rellotge de polsera que incorpora els materials PZT / de metall. El dispositiu utilitza un rotor de llautó, gira lliurement, amb un imant incrustat i múltiples guies de PZT amb un imant a cada feix. Quan l'imant del rotor s'aproxima a una de les guies, els imants es repelen i es desvien els feixos, es desplaça la guia en un procés que es coneix com a freqüència de conversió. La freqüència lenta d'un canell giratori es converteix en una oscil·lació de major freqüència. El disseny d'aquest dispositiu és més eficient que un electromagnètic estàndard, com els que s'utilitzen en rellotges autopropulsats.
En treballs futurs, es creu que poden duplicar la potència mitjançant el procés de sinteritzat en fred, una tecnologia de baixa temperatura desenvolupada a Penn State. A més, els investigadors treballen en l'addició d'un component magnètic per a la recol·lecció mecànica actual per estalviar energia durant una part més gran del dia, quan no hi ha activitat física.


Font: Pennsylvania State University