Science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Schudden, rammelen en... inschakelen? Een nieuw MEMS-apparaat wekt energie op uit kleine trillingen

Te midden van de technologie heeft zich een baanbrekende ontwikkeling voorgedaan op het gebied van het oogsten van energie. Onderzoekers hebben met succes een micro-elektromechanisch systeem (MEMS) ontworpen dat mechanische energie van kleine trillingen kan omzetten in elektrische energie. Deze innovatie is enorm veelbelovend voor het aandrijven van verschillende compacte apparaten en sensoren in toepassingen variërend van het Internet of Things (IoT) tot draagbare elektronica.

Het MEMS-apparaat bestaat uit een kleine vrijdragende balk geïntegreerd met piëzo-elektrisch materiaal. Bij blootstelling aan trillingen oscilleert de vrijdragende balk, waardoor het piëzo-elektrische materiaal een elektrische lading genereert vanwege de inherente eigenschap om mechanische spanning in elektrische energie om te zetten. Deze gegenereerde elektrische energie kan vervolgens worden benut om kleine elektronische apparaten van stroom te voorzien.

Het compacte formaat en de lage stroomvereisten van het MEMS-apparaat maken het ideaal voor integratie in verschillende systemen, waaronder sensoren, wearables en IoT-apparaten. Deze apparaten werken vaak in omgevingen met beperkte toegang tot conventionele stroombronnen of vereisen draadloze bediening, waardoor het oogsten van energie een cruciaal aspect is voor hun functionaliteit.

De potentiële toepassingen van de MEMS-energieoogstmachine zijn enorm en omvatten meerdere industrieën. Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt in draagbare fitnesstrackers om de energie uit lichaamsbewegingen te benutten, waardoor de noodzaak voor frequente vervanging van de batterij wordt geëlimineerd. Bovendien zou het kunnen worden geïntegreerd in draadloze sensoren die in afgelegen gebieden worden ingezet om de omgevingsomstandigheden of industriële machines te monitoren, waardoor de onderhouds- en infrastructuurvereisten die gepaard gaan met bekabelde verbindingen worden verminderd.

Bovendien kan het MEMS-apparaat ook worden toegepast in structurele gezondheidsmonitoringsystemen, waar het de trillingen die worden veroorzaakt door structurele schade kan omzetten in elektrische signalen, waardoor realtime monitoring en vroegtijdige detectie van potentiële problemen mogelijk wordt. Deze mogelijkheid kan de veiligheid en onderhoudsefficiëntie van kritieke infrastructuur, zoals bruggen en gebouwen, aanzienlijk verbeteren.

De succesvolle ontwikkeling van deze MEMS-energieoogstmachine markeert een belangrijke mijlpaal in het benutten van energie uit kleine trillingen. Het potentieel ervan om IoT-apparaten, wearables en sensoren van stroom te voorzien zonder de beperkingen van traditionele energiebronnen opent nieuwe mogelijkheden voor innovatie en duurzaamheid in verschillende industrieën.