Городские улицы, мосты и даже тихие коридоры постоянно вибрируют. Шум метро отзывается в тротуарах, транспорт заставляет эстакады дрожать, а шаги людей оставляют едва уловимые колебания. Обычно эта энергия рассеивается бесследно, но новые разработки предлагают использовать её для питания датчиков, носимой электроники и других компактных устройств.
Как работает технология
Метод, известный как пьезоэлектрический сбор энергии, основан на материалах, которые вырабатывают ток при механическом воздействии. Традиционные генераторы напоминают миниатюрные «трамплины» и работают лишь на одной фиксированной частоте, что ограничивает их эффективность.
Учёные Национального университета Тайваня под руководством профессора Вэй-Цзюня Су предложили новый подход — «stretch-mode»-дизайн. В нём используется тонкая плёнка PVDF, натянутая как мембрана барабана. В отличие от изгиба в классических системах, вся поверхность растягивается равномерно, что позволяет задействовать больше материала и повысить КПД в широком диапазоне вибраций.
Главная особенность прототипа — небольшое скользящее грузило. Оно автоматически смещается под действием силы тяжести и инерции: при усилении вибрации груз уходит наружу и снижает рабочую частоту, а при ослаблении — возвращается внутрь, повышая её. Благодаря этому устройство само «подстраивается» под условия и всегда остаётся в резонансе.
Зачем это нужно
В лабораторных испытаниях новый генератор показал почти двукратное преимущество по мощности по сравнению со стандартными моделями и охватил почти в два раза больший частотный диапазон. В одном из тестов устройство выдало почти 29 вольт, оставаясь при этом размером с ладонь.
Такая система особенно ценна в условиях переменных городских вибраций, где транспорт, погода и человеческая активность создают постоянно меняющийся ритм. В отличие от обычных фиксированных моделей, самонастраивающийся генератор стабильно работает в динамичной среде.
По словам профессора Су, способность устройства подстраиваться под окружающую среду открывает новые перспективы для автономной электроники. Перспективные направления применения включают беспроводные сенсоры, носимые гаджеты и даже медицинские имплантаты, которые смогут работать без подзарядки за счёт постоянного потока «невидимой» энергии города.
