Дослідники з Національного університету Тайваню створили пристрій, який ефективно використовує енергію від вібрацій.

Саморегульований механізм цього пристрою забезпечує резонанс із частотами навколишнього середовища, підвищуючи вихідну потужність у більш широкому робочому діапазоні. Найбільш простою подібною конструкцією є тонка балка, яка згинається вперед та назад, обтягнута спеціальним матеріалом, що генерує електрику під час навантаження. Незважаючи на максимально просту конструкцію, такий пристрій ефективно працюватиме лише на певних частотах коливань. Оскільки більшість навантаження зосереджена на одному кінці, ключова частина матеріалу ніколи не досягне повного потенціалу. 

Натомість тайванські дослідники під керівництвом професора Вэй-Цзюнь Су створили конструкцію, яка працює в режимі розтягування. Тонка плівка з полівініліденфториду (ПФД) рівномірно натягується, подібно до мембрани на барабані. Таким чином кожна її частинка сприяє генерації електрики.

Крихітна ковзна маса рухається сама по собі під дією сил інерції та гравітації. Коли вібрації навколо стають сильнішими, ця маса зміщується назовні, знижуючи бажану частоту збирача енергії. Коли вібрації слабішають, під дією гравітації ця маса повертається назад і підвищує частоту. Таким чином пристрій самоналаштовується.

За результатами лабораторних випробувань, це самоналаштування продемонструвало гарні результати. Порівняно з традиційними конструкціями, новий збирач енергії виробляв майже вдвічі більше потужності та працював майже у вдвічі більшому діапазоні частот. В одному з випробувань вихідна напруга досягла майже 29 В — вражаючий показник для пристрою, що вміщується на долоні.

Окрім цього пристрій міг плавно переходити від низьких енергетичних станів до високих без сторонньої допомоги. Це важливо, оскільки вибрації у навколишньому середовищі постійно змінюються в залежності від руху, погодних умов та навіть часу доби. Жорстко регульований збирач енергії швидко втратить необхідний ритм, на відміну від такого, що здатен адаптуватись та  самоналаштовуватись.

У майбутньому це може призвести до появи датчиків, які самостійно живитимуться за рахунок вібрацій і працюватимуть протягом багатьох десятиліть. Портативна електроника або медичні імплантати, що не потребуватимуть окремого заряджання.

Результати дослідження представлені у журналі Energy Conversion and Management

Джерело: TechXplore