توضیح تصویر: تیم دانشگاه پوردو فناوری پوشیدنی را برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی ایجاد کرد.
اعتبار: Wenzhuo Wu / دانشگاه پوردو
اعتبار: Wenzhuo Wu / دانشگاه پوردو
گزارش کامل
فناوری طراحی شده برای ارتقاء دستگاه های خود توان مانند الکترونیک های مصرفی و نوآوری های دفاعی است.
جذبه ای با یک تکنولوژی فیلم که نشان می داد روباتها از طریق یک فرمول مایع خود را تعمیر می کنند، استاد دانشگاه پوردو را واداشت که کشفیات خود را داشته باشد - که در حال حاضر کمک می کنند تا راه برای پیشرفت در دستگاه های خود توان مانند الکترونیک‌های مصرفی و نوآوری های دفاعی باز باشد.
تیم پوردو تحت رهبری Wenzhuo Wu، استادیار Ravi و Eleanor Talal Rising Star استاد صنعت مهندسی، تکنولوژی پوشیدنی را برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی ایجاد کرده است.
وو گفت: "کار ما یک گام مهم در راستای تحقق عملی تکنولوژی های خود توان و یکپارچه شده با انسان است."
تیم Purdue یک نانوژنراتور برق مالشی مبتنی بر مایع – فلز – توأمان را به نام LMI-TENG اختراع کرد. مبدل های برداشت انرژی برق مالشی – دستگاه هایی که کمک به ذخیره انرژی مکانیکی و تبدیل آن به توان می کنند - به گفته IDTechEx، پیش بینی می شود که تا سال 2028، یک بازار 480 میلیون دلاری داشته باشند. تحقیقات جدید نشان می دهد توانایی انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکات بدن معمول برای قدرت ساعت یا گوشی هوشمند کافی است.
LMI-TENG می تواند سیگنال های بیومکانیک را از بدن برداشت و حس کند و از آن ها برای کمک به قدرت و کنترل دستگاه های فن آوری استفاده کند. LMI-TENG شامل یک لایه از سیلیکون عملکردی تعبیه شده فلز مایع است که بین دو لایه Ecoflex قرار دارد.
وو گفت: "ما متوجه شدیم که مایع، فرم نهایی هر چیزی که می تواند دگردیس پذیر به اشکال مختلف باشد را نشان می دهد. فن آوری ما الکترونیک های پوشیدنی را قادر می سازد که انرژی‌ای که اگر استفاده نشود تلف می شود را بگیرند و آن را به انرژی‌ای تبدیل کنند که می تواند ابزارها و وسایل الکترونیکی مورد استفاده در دفاع نظامی و کاربردهای مصرفی را توان دهد و کنترل کند. تکنولوژی ما اجازه‌ی کار به مهندسی هم‌نیروزادی مؤلفه های TENG در سطوح ساختاری و خروجی مواد می دهد."
وو گفت که تکنولوژی پوردو کاربردهایی برای بسیاری از نوآوری های خود توان برای فناوری های نوظهوری مانند سنسورهای پوشیدنی، محاسبه های فراگیر، مراقبت های بهداشتی پیشرفته، رابط های انسان و ماشین، روباتیک، رابط کاربر، واقعیت افزوده، واقعیت مجازی، ترانسپورت و اینترنت اشیاء دارد.
جذبه ای با یک تکنولوژی فیلم که نشان می داد روباتها از طریق یک فرمول مایع خود را تعمیر می کنند، استاد دانشگاه پوردو را واداشت که کشفیات خود را داشته باشد - که در حال حاضر کمک می کنند تا راه برای پیشرفت در دستگاه های خود توان مانند الکترونیک‌های مصرفی و نوآوری های دفاعی باز باشد.
تیم پوردو تحت رهبری Wenzhuo Wu، استادیار Ravi و Eleanor Talal Rising Star استاد صنعت مهندسی، تکنولوژی پوشیدنی را برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی ایجاد کرده است.
وو گفت: "کار ما یک گام مهم در راستای تحقق عملی تکنولوژی های خود توان و یکپارچه شده با انسان است."
تیم Purdue یک نانوژنراتور برق مالشی مبتنی بر مایع – فلز – توأمان را به نام LMI-TENG اختراع کرد. مبدل های برداشت انرژی برق مالشی – دستگاه هایی که کمک به ذخیره انرژی مکانیکی و تبدیل آن به توان می کنند - به گفته IDTechEx، پیش بینی می شود که تا سال 2028، یک بازار 480 میلیون دلاری داشته باشند. تحقیقات جدید نشان می دهد توانایی انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکات بدن معمول برای قدرت ساعت یا گوشی هوشمند کافی است.
LMI-TENG می تواند سیگنال های بیومکانیک را از بدن برداشت و حس کند و از آن ها برای کمک به قدرت و کنترل دستگاه های فن آوری استفاده کند. LMI-TENG شامل یک لایه از سیلیکون عملکردی تعبیه شده فلز مایع است که بین دو لایه Ecoflex قرار دارد.
وو گفت: "ما متوجه شدیم که مایع، فرم نهایی هر چیزی که می تواند دگردیس پذیر به اشکال مختلف باشد را نشان می دهد. فن آوری ما الکترونیک های پوشیدنی را قادر می سازد که انرژی‌ای که اگر استفاده نشود تلف می شود را بگیرند و آن را به انرژی‌ای تبدیل کنند که می تواند ابزارها و وسایل الکترونیکی مورد استفاده در دفاع نظامی و کاربردهای مصرفی را توان دهد و کنترل کند. تکنولوژی ما اجازه‌ی کار به مهندسی هم‌نیروزادی مؤلفه های TENG در سطوح ساختاری و خروجی مواد می دهد."
وو گفت که تکنولوژی پوردو کاربردهایی برای بسیاری از نوآوری های خود توان برای فناوری های نوظهوری مانند سنسورهای پوشیدنی، محاسبه های فراگیر، مراقبت های بهداشتی پیشرفته، رابط های انسان و ماشین، روباتیک، رابط کاربر، واقعیت افزوده، واقعیت مجازی، ترانسپورت و اینترنت اشیاء دارد.
آیا حرکت چک کردن ساعت هوشمندتان می‌تواند آن را شارژ کند؟
نانوژنراتورهای برق مالشی (TENGs) دستگاه های کوچکی هستند که جنبش را به برق تبدیل می کنند و ممکن است درست همان چیزی باشد که ما را می‌آورد به دوران لباس و ایمپلنت های برداشت کننده انرژی. اما آیا TENG ها، حتی از لحاظ نظری، می توانند به ما دستگاه های پوشیدنی که تنها به وسیله حرکات روزانه بدنِ مصرف کننده شارژ می شوند بدهند؟ پاسخ کوتاه بله است. تحقیقات جدید نشان می دهد توانایی انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکات بدن معمول برای قدرت ساعت یا گوشی هوشمند کافی است. بسیاری از محققان توان بالقوه برای برداشت انرژی با استفاده از برق مالشی را نشان داده اند
Hyeon-Jin Shin، استاد تحقیق در SAIT و یکی از نویسندگان در این زمینه‌ی مطالعاتی، گفت: "ما در حال بررسی امکان شارژ دستگاه های قابل حمل و قابل پوشیدنی تجاری با استفاده از انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکت انسان بودیم." "ما تثبیت کردیم که اگر انرژی مکانیکی به طور کامل به انرژی الکتریکی تبدیل شود، انرژی تولید شده توسط حرکت روزانه یک بازو می تواند به اندازه کافی انرژی مصرفی یک ساعت هوشمند و حتی مصرفِ در جایِ انرژی یک تلفن هوشمند را پوشش دهد."
چون علاقه به TENG ها به ویژه برای برنامه های پوشیدنی در حال رشد است، شین و همکارانش می خواستند جزئیات دقیق تکنولوژی های موجود در دنیای واقعی را در این رابطه درک کنند و نحوه بهینه سازی تبدیل انرژی را بدانند.
شین گفت: "در چند سال گذشته، بسیاری از محققان توان بالقوه برای برداشت انرژی با استفاده از برق مالشی را نشان داده اند و انتظارات TENG به عنوان منبع انرژی برای دستگاه های پوشیدنی و قابل حمل افزایش یافته است." "مهم است که تأیید کنیم که انرژی مکانیکی به دست آمده از حرکت انسان می‌تواند انرژی مصرفی دستگاهها را با استفاده از یک TENG برای دستگاههای کوچک پوشش دهد."
تیم تحقیقاتی، انرژی TENG قابل دستیابی را در یک دقیقه با حرکات بدن معمولی، مانند تایپ کردن یا به نوسان درآوردن بازوی دست، مقایسه می کند با انرژی مصرف شده در همان زمان به وسیله حوزه وسیعی از الکترونیک های تجاری و پوشیدنی. گرچه حتی نیرومندترین وبلاگ نویسی انرژی کافی برای حمایت از یک دستگاه تبلت فعال به دست نمی دهد، اما این نظریه نشان می دهد که فعالیت های نیمه منفعل، تنها با استفاده از قدرت TENG، گوشی های کوچک و ساعت های هوشمند را قادر به کار می سازد.
با بررسی دقیق مکانیسمی که برق را در دستگاه تولید می کند، آنها کشف کردند که حالت الاستیکی آن، که به طور معمول برای محاسبه حداکثر انرژی احتمالی TENG محاسبه نمی شود، می تواند به افزایش ارزش آن کمک کند.
شین گفت: "برای استفاده کامل از انرژی مکانیکی ناشی از حرکت انسان برای TENG، بسیار مهم است که حداکثر انرژی ممکن یک TENG را بر اساس درک عوامل مرتبط با حرکت در یک جنبه از سرعت (انرژی جنبشی) و قابلیت ارتجاعی (impulse ) افزایش دهیم."
با این بینش جدید، شین و همکاران محققش در سامسونگ به دنبال یافتن راه حل های عملی در زمینه تکنولوژی هستند و از یافته های آنها استفاده می شود تا محدوده هایی را که دستگاه های TENG می توانند قدرت ببخشند و مدت زمانی را که تحمل می کنند افزایش دهند.
شین گفت: "بهینه سازی انرژی خروجی یک TENG در استفاده واقعی همچنان یک وظیفه برای کار آیندگان است، زیرا یک سیستم واقعی دارای محدودیت های زیادی از قبیل تطبیق امپدانس، کنترل فرکانس و ثبات ساختار است." "با این وجود، نتایج این مطالعه بینش طراحی یک TENG را برای به دست آوردن مقدار زیادی انرژی در یک فضای محدود فراهم می کند."
بر گرفته از سایت سایتس دیلی
Hyeon-Jin Shin، استاد تحقیق در SAIT و یکی از نویسندگان در این زمینه‌ی مطالعاتی، گفت: "ما در حال بررسی امکان شارژ دستگاه های قابل حمل و قابل پوشیدنی تجاری با استفاده از انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکت انسان بودیم." "ما تثبیت کردیم که اگر انرژی مکانیکی به طور کامل به انرژی الکتریکی تبدیل شود، انرژی تولید شده توسط حرکت روزانه یک بازو می تواند به اندازه کافی انرژی مصرفی یک ساعت هوشمند و حتی مصرفِ در جایِ انرژی یک تلفن هوشمند را پوشش دهد."
چون علاقه به TENG ها به ویژه برای برنامه های پوشیدنی در حال رشد است، شین و همکارانش می خواستند جزئیات دقیق تکنولوژی های موجود در دنیای واقعی را در این رابطه درک کنند و نحوه بهینه سازی تبدیل انرژی را بدانند.
شین گفت: "در چند سال گذشته، بسیاری از محققان توان بالقوه برای برداشت انرژی با استفاده از برق مالشی را نشان داده اند و انتظارات TENG به عنوان منبع انرژی برای دستگاه های پوشیدنی و قابل حمل افزایش یافته است." "مهم است که تأیید کنیم که انرژی مکانیکی به دست آمده از حرکت انسان می‌تواند انرژی مصرفی دستگاهها را با استفاده از یک TENG برای دستگاههای کوچک پوشش دهد."
تیم تحقیقاتی، انرژی TENG قابل دستیابی را در یک دقیقه با حرکات بدن معمولی، مانند تایپ کردن یا به نوسان درآوردن بازوی دست، مقایسه می کند با انرژی مصرف شده در همان زمان به وسیله حوزه وسیعی از الکترونیک های تجاری و پوشیدنی. گرچه حتی نیرومندترین وبلاگ نویسی انرژی کافی برای حمایت از یک دستگاه تبلت فعال به دست نمی دهد، اما این نظریه نشان می دهد که فعالیت های نیمه منفعل، تنها با استفاده از قدرت TENG، گوشی های کوچک و ساعت های هوشمند را قادر به کار می سازد.
با بررسی دقیق مکانیسمی که برق را در دستگاه تولید می کند، آنها کشف کردند که حالت الاستیکی آن، که به طور معمول برای محاسبه حداکثر انرژی احتمالی TENG محاسبه نمی شود، می تواند به افزایش ارزش آن کمک کند.
شین گفت: "برای استفاده کامل از انرژی مکانیکی ناشی از حرکت انسان برای TENG، بسیار مهم است که حداکثر انرژی ممکن یک TENG را بر اساس درک عوامل مرتبط با حرکت در یک جنبه از سرعت (انرژی جنبشی) و قابلیت ارتجاعی (impulse ) افزایش دهیم."
با این بینش جدید، شین و همکاران محققش در سامسونگ به دنبال یافتن راه حل های عملی در زمینه تکنولوژی هستند و از یافته های آنها استفاده می شود تا محدوده هایی را که دستگاه های TENG می توانند قدرت ببخشند و مدت زمانی را که تحمل می کنند افزایش دهند.
شین گفت: "بهینه سازی انرژی خروجی یک TENG در استفاده واقعی همچنان یک وظیفه برای کار آیندگان است، زیرا یک سیستم واقعی دارای محدودیت های زیادی از قبیل تطبیق امپدانس، کنترل فرکانس و ثبات ساختار است." "با این وجود، نتایج این مطالعه بینش طراحی یک TENG را برای به دست آوردن مقدار زیادی انرژی در یک فضای محدود فراهم می کند."
بر گرفته از سایت سایتس دیلی
مترجم: علی رضایی میر قائد
