Главная » Все новости » Ученые разработали микроскопический механизм для сбора вибрационной энергии
Ученые разработали микроскопический механизм для сбора вибрационной энергии
Ученые разработали микроскопический механизм для сбора вибрационной энергии

Ученые разработали микроскопический механизм для сбора вибрационной энергии

Японская исследовательская группа выяснила микроскопический механизм, в котором аморфный диоксид кремния (1) становится отрицательно заряженным, как сборщик вибрационной энергии (2), который, как ожидается, обеспечит автономное генерирование энергии без зарядки. В отличие от энергии ветра и солнечной энергии, на генерацию вибрационной энергии, которая использует естественную вибрацию для выработки энергии, не влияют погодные условия.

Сборщик вибрационной энергии, в котором используется электрет с ионами калия, который ранее был разработан исследовательской группой, представляет интерес, поскольку может работать полупостоянно. Электрет ионов калия (3) представляет собой сборщик энергии колебаний, который использует введение атомов калия в аморфный диоксид кремния для создания отрицательного заряда на аморфном диоксиде кремния. Однако его микроскопический механизм был неизвестен, что затрудняло улучшение его характеристик.

Посредством квантово-механических расчетов группа исследователей обнаружила, что когда атомы калия вставляются в аморфный кремнезем, электроны передаются от атома калия к атому кремния. Это заставляет атом кремния вести себя как атом фосфора. Атомы кремния образуют 5 ковалентных связей с атомами кислорода вместо обычных 4, создавая структуру SiO 5 . Мы обнаружили, что именно эта структура накапливает отрицательный заряд.

Этот результат дает рекомендации по проектированию для повышения надежности и долговечности комбайнов вибрационной энергии. Это позволило бы датчикам, не требующим зарядки, стать широко доступными и способствовать актуализации Интернета ufl;tnjd (IoT).

Это исследование было проведено совместно исследовательскими группами профессора Гена Хасигути с инженерного факультета Университета Сидзуока и профессора Хироши Тосиёси из Института промышленных наук Токийского университета, а также профессора Кенджи Сираиси, аспиранта Тору Наканиши, исследователя Кенты Чокава, и доцентf Масааки Арадаи из Института материалов и систем устойчивого развития Нагойского университета в рамках программ стратегических фундаментальных исследований JST. JST стремится создать инновационные базовые технологии, которые преобразуют неиспользованную микроскопическую энергию окружающей среды в электрическую. Этот результат будет представлен на 37-м симпозиуме по датчикам «Датчики, микромашины и прикладные системы», который будет проводиться в Интернете.

(1) Аморфный кремнезем

Кремнезем относится к любой форме диоксида кремния (SiO 2), состоящей из кремния (Si) и кислорода (O). Кварц и кристаллы кварца входят в состав кремнезема. Аморфный кремнезем — это то место, где атомное расположение кремнезема довольно случайное. Его часто обозначают как a-SiO 2.

(2) Сборщик энергии колебаний

Система, которая преобразует естественные колебания (колебания, вызванные движущимися автомобилями и людьми, идущими пешком) в электрическую энергию. Он может самостоятельно подавать электроэнергию и использоваться в различных целях без подзарядки.

(3) электрет иона калия

Электрет — это заряженный объект, сделанный из материалов, в которых, как и в случае магнитной поляризации в постоянных магнитах, диэлектрическая поляризация остается в диэлектрике даже при потере электрического поля. Он был назван электретом в связи с магнитами. В электрете с ионами калия атом калия вставляется в аморфный диоксид кремния, а затем удаляется, что вызывает полупостоянный отрицательный заряд аморфного диоксида кремния.

Японская исследовательская группа выяснила микроскопический механизм, в котором аморфный диоксид кремния (1) становится отрицательно заряженным, как сборщик вибрационной энергии (2), который, как ожидается, обеспечит автономное генерирование энергии без зарядки. В отличие от энергии ветра и солнечной энергии, на генерацию вибрационной энергии, которая использует естественную вибрацию для выработки энергии, не влияют погодные условия.

Понравилась запись? Поделись с другом!!!