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专为自充电可穿戴设备打造的高性能紧凑型振动能量收集器

步行不仅可以增强您自身的能量,还可以潜在地增强您的可穿戴电子设备的能量。大阪城市大学的科学家们在自充电可穿戴设备方面取得了重大进展,他们发明了一种动态放大镜增强型压电振动能量收集器,该能量收集器可以将脉冲振动(例如人类行走)产生的能量放大约90倍,同时保持与目前开发的能量收集器一样小。结果发表在《应用物理快报》上。

如今,人们携带着多种电子设备,例如智能手机,可穿戴设备预计在不久的将来会越来越普及。由此产生的对这些设备更高效充电的需求增加了人们对能量收集的关注,能量收集是一种将热能和光能等能量转化为可为小型设备供电的电能的技术。一种称为振动能量收集的能量收集形式被认为非常实用,因为它可以将振动产生的动能转化为电能,并且不受天气或气候的影响。

大阪都立大学工学研究科副教授TakeshiYoshimura领导的研究团队开发了一种微机电系统(MEMS)压电振动能量收集器,其直径仅约2厘米,带有称为动态放大镜的U形金属部件.与传统收割机相比,新型收割机可将人类步行运动产生的脉冲振动转换成的能量提高约90倍。

该团队一直致力于开发利用压电效应的振动能量收集器,压电效应是一种特定类型的材料响应施加的压力而产生电荷或电压的现象。到目前为止,他们已经成功地从恒定频率的机械振动中产生微瓦级的电力,例如电机和洗衣机产生的振动。然而,当施加的振动不稳定且脉冲时,例如人类行走产生的振动,这些收割机的发电量会急剧下降。

为了应对这一挑战,该团队开发并在收割机下方安装了U形振动放大组件。该组件可以在不增加设备尺寸的情况下提高发电量。该技术有望通过非稳态振动(包括步行运动)产生电力,从而为智能手机和无线耳机等小型可穿戴设备供电。

吉村教授总结道,“由于电子设备有望变得更加节能,我们希望这项发明有助于实现自充电的可穿戴设备。”

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