Неиспользуемая механическая энергия — будущее носимой электроники

Именно такого принципа придерживается ведущий производитель электроники из Южной Кореи — корпорация Samsung, активно финансирующая ученых.

Эту проблему пытаются решить исследователи из Пенсильванского университета, задавшиеся вопросом эксплуатации неиспользуемой механической энергии с помощью разработанного в стенах учебного заведения гибкого органического ионного диода. Последний позволяет в буквальном смысле «собирать» энергию при минимальном механическом воздействии, значительно ослабленном в сравнении с обрабатываемым пьезоэлектрическими элементами. Если пьезоэлементам требуются очень частые и сильные колебания, то основанный на нанокомпозитных материалах ионный диод умеет вырабатывать и накапливать постоянный ток при частоте в 1/10 Герц, то есть за одну «встряску» в течение 10 секунд.

Открывающиеся после эффективной реализации данной технологии перспективы практически безграничны, на что указывают предварительные анонсы компании Samsung — по словам одного из авторов исследования, опубликованного на страницах научного информационного издания Advanced Energy Materials, внедрение таких элементов в носимые устройства — смартфоны и планшетные компьютеры, обеспечит выработку до 40% необходимой электроэнергии просто в процессе повседневной эксплуатации гаджета. Владельцу устройства придется гораздо реже подключать зарядное устройство, а компаниям-производителям смартфонов и планшетов получится «совладать» с тенденциями рынка в стремлении получать сверхтонкие и сверхлегкие решения, влекущие необходимость уменьшать габариты аккумуляторной батареи.

Перечень способных спровоцировать выработку электроэнергии механических действий в случае с электронными помощниками человека огромен — подзарядка встроенного аккумулятора будет происходить в моменты прикасания пальцев к экрану, а процесс ношения гаджета в кармане обеспечит нескончаемый поток электронов для пополнения запаса батареи. Предвестники этой технологии достаточно давно и очень активно применяются в медицинской сфере — биомедицинские датчики и некоторые представители сферы «Интернета вещей» подзаряжаются за счет присущей каждому человеку «механики», обеспечивающей такие устройства достаточным объемом энергии для выполнения возложенных на них задач. Более «прожорливые» смартфоны и носимые компьютеры требуют куда больше электричества, однако дальнейшие разработки в сфере получения электроэнергии из механической энергии позволят решить и эту проблему. По задумке Samsung, уже в ближайшем будущем появятся совершенные смартфоны, способные подзаряжаться в беспрерывном режиме — за счет осуществляемых владельцем движений, действий и манипуляций, пополняющих емкость интегрированных во все поверхности гаджета ионных диодов. Первым претендентом на появление специального «ионного» слоя в устройствах станет дисплей, потребляющий больше других компонентов.

Органическая основа ионного диода позволяет внедрять перспективную технологию и в другие сферы человеческой деятельности, требующие постоянный ток в процессе эксплуатации. Например, созданное по аналогии с живым искусственное дерево, «оснащенное» тысячами листьев из упомянутых диодов, позволит вырабатывать энергию для обеспечения потребностей уличных ламп, установленных вдоль дорог. Если добавить к этому миниатюрные ветрогенераторы, такое «электрическое дерево» способно запитать десятки электронных устройств, составляющих, к примеру, основу для системы «умных» автомобильных дорог. Снабженные датчикам и сенсорами дорожные указатели и «рассказывающие» посредством обмена данными по воздуху о времени изменения цвета светофоры — элементы выстраиваемой в США дорожной инфраструктуры для самоуправляемых автомобилей, которые смогут «видеть» окружающую обстановку через получение информации от внешних источников. Такой «симбиоз» автомобиля и дороги поможет минимизировать финансовые затраты и укоротить сроки внедрения в серийное производство полностью автономного транспорта, над созданием которого сегодня работают ведущие автоконцерны и интернет-корпорации. Если разрабатываемая американскими учеными технология получения электричества из механической энергии окажется достаточно эффективной, сегмент производства «умных» машин с функцией автоматического вождения без участия человека сумеет преодолеть ряд технологических и финансовых барьеров без баснословных денежных затрат.

Что касается потребительского рынка, то появление «самозаряжающихся» гаджетов окажет позитивное влияние на развитие сферы носимой электроники, которая сможет и впредь уменьшаться в размерах без ущерба для технических характеристик — активно пользующиеся возможностями смартфона потребители и впредь смогут проводить в мобильных играх, сети Интернет или любимых приложениях долгие часы, избавившись от острой необходимости не уходить далеко от ближайшей розетки. По крайней мере, таким видит будущее потребительской электроники компания Samsung, рассчитывающая очень скоро представить первые образцы устройств, умеющих подзаряжаться в буквальном смысле от «ничего».

Источник: newvz.ru