دستگاه پوشیدنی که از حرکت بازو انرژی تولید می‌کند
یک تیم از محققان موسسه تحقیقات مواد "دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا" و "دانشگاه یوتا" آمریکا، یک دستگاه استخراج انرژی پوشیدنی که می‌تواند انرژی را از نوسان بازو طی راه رفتن یا دویدن استخراج کند، توسعه دادند.
به گزارش فیز، دستگاه مذکور به اندازه یک ساعت مچی است و قادر به تولید قدرت کافی برای اجرای یک سیستم نظارت بهداشت شخصی است.
"سوزان ترولیرمک کینستری"(Susan Trolier-McKinstry) استاد علوم مواد و مهندسی برق دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا گفت: دستگاه‌هایی که ما با استفاده از مواد بهینه‌سازی شده توسعه داده‌ایم، پنج و حتی ۵۰ برابر بهتر از هر دستگاه دیگری است.
برخی از بلورها می‌توانند جریان الکتریکی را هنگام فشرده‌سازی تولید کنند و هنگامیکه یک بار الکتریکی بر آنها اعمال میشود، می‌توانند تغییر شکل دهند. این "اثر فشار برقی"(piezoelectric effect) در دستگاه‌های فراصوت و سونار(سونار یا ناوبری و فاصله‌یابی صوتی دستگاه ردیاب زیردریایی است) نیز همانند استخراج انرژی عمل می‌کند.
یکی از ویژگی‌های غیرمعمولی که برخی سرامیک‌ها از خود بروز می‌دهند، پدیده پیزوالکتریک یا اثر فشاربرقی است. با اعمال نیروی خارجی، دوقطبی‌های این سرامیک‌ها تحریک می‌شوند و میدان الکتریکی ایجاد میشود. وارونه کردن اثر نیرو(مثلاً از کششی به فشاری) جهت میدان را معکوس می‌کند.
از مواد پیزوالکتریک در مبدل‌ها و وسایلی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند یا برعکس استفاده میشود.
در این مطالعه، ترولیرمک کینستری و یکی از دانشجویان او به نام "هنگ گوی یئو"(Hong Goo Yeo)، از یک ماده پیزوالکتریک شناخته شده به نام "PZT " استفاده کردند و دو طرف آن را نیز با یک فویل فلزی انعطاف‌پذیر به ضخامت چهار یا پنج برابر بیشتر از دستگاه‌های قبلی پوشاندند.
حجم زیادی از مواد فعال سبب تولید انرژی بیشتر می‌شوند. با هدایت و توسعه ساختار بلوری به منظور بهینه‌سازی قطبش، استخراج انرژی افزایش می‌یابد.
فشار وارده بر فویل فلزی انعطاف پذیر بدان معنی است که ماده پیزوالکتریک PZT می‌تواند بدون شکسته شدن، سویه‌های بالا را حفظ کند.
این دستگاه از یک چرخانه یا روتور برنجی آزادکننده چرخشی که درون آن یک آهن‌ربا تعبیه شده، برای استخراج انرژی استفاده می‌کند.
