Įsivaizduokite temperatūros jutiklį, kuriam niekada nereikia baterijos. Mažas. Tyklus. Nematomai ant sienos. Jis gauna energiją iš pačių laidų už lizdų sklindančio ūžesio.
Arkanzaso universiteto ir Mičigano universiteto tyrėjai sukūrė būtent tokį įrenginį: grafenu grįstą energijos kaupiklį, kuris fiksuoja silpnus magnetinius laukus aplink kintamosios srovės laidus ir paverčia juos naudojama elektra. Įrenginys veikia nanovatų galios lygmeniu (vato milijardinės dalys), todėl jis palaipsniui ir taupiai semiasi energijos.
Štai kaip tai veikia. Kintamosios srovės tinklas sukuria žemų dažnių magnetinį lauką, Jungtinėse Valstijose tai 60 hercų, nes srovė keičia kryptį 60 kartų per sekundę. Mažas grafeno induktorius pagauna tą lauką ir sukuria kintamą elektros signalą. Specialus grandynas lygina šį signalą į nuolatinę srovę ir maitiną kondensatorius, kurie kaupia krūvį. Skirtingai nei baterijos, šie kondensatoriai saugo energiją elektriniame lauke, o ne cheminėje formoje, todėl juos galima pakartotinai papildyti iš silpnų aplinkinių laukų prie laidų.
Kadangi jutiklio elektronika sunaudoja energiją lėčiau, nei induktorius spėja papildyti kondensatorius, sistema gali palaikyti energijos atsargą. Paul Thibado, Arkanzaso universiteto fizikos profesorius ir vienas projekto vadovų, apskaičiavo, kad sukauptas krūvis gali palaikyti jutiklį veikiančią bent parą elektros dingimo metu, o kai kuriais atvejais gali artėti prie savaitės. Maži rezervai, tiesa. Bet pakankami pereiti nuo trapų prototipų prie atsparių įrenginių.
Tai nėra komandos pirmas susidūrimas su grafenu ir autonominiais jutikliais. Ankstesni darbai parodė, kad grafenu grįstos saulės baterijos taip pat gali maitinti itin mažos galios temperatūros stebėsenos įrenginius. Grafenas, vieno atomo storio anglies tinklelis, turi išskirtines elektros ir mechanines savybes, todėl puikiai tinka fiksuoti silpną aplinkos energiją, nesvarbu ar tai šviesa, judesys, šiluma ar aplinkiniai elektromagnetiniai laukai.
Tyrėjai įsivaizduoja jutiklius, kurie derintų kelis tokius energijos kaupiklius. Jutiklis, gaunantis daug saulės šviesos, naktį galėtų pereiti prie iš laidų gaunamos energijos. Įrenginys, patiriantis daug judėjimo, galėtų išnaudoti kinetinę energiją, kai saulės trūksta. Idėja yra atsarginumas: jei vienas šaltinis silpsta, kitas palaiko įrenginio veikimą. Suderinkite kelis kaupiklius ir itin mažos galios elektroniką, ir gausite jutiklius, kurie tyliai renka duomenis daugelį metų.
Temperatūros matavimas yra artimiausias bandymo atvejis, tačiau pasekmės yra platesnės. Pagalvokite apie žemės ūkio zondus atokiuose laukuose, aplinkos stebėjimo mazgus miškuose ir pelkėse, medicininius sekiklius, kuriems nereikia reguliariai keisti baterijų, arba logistikos žymes, stebinčias sąlygas ilgose gabenimo maršrutuose. Kiekvienu atveju darbas ir atliekos, susijusios su baterijų keitimu, smarkiai sumažėtų, o sistemas būtų galima diegti vietose, kur priežiūra brangi arba nepraktiška.
Tyrimas, paskelbtas žurnale „Vakuuminės mokslo ir technologijų B“, kaip pirmasis autorius nurodo MD Rezaul Kabirą, doktorantą iš Arkanzaso universiteto. Projekte dalyvauja bendradarbiai iš Mičigano universiteto, ypač elektrinės inžinerijos ir kompiuterių mokslo profesorius David Blaauw, kurio žinios apie mažos galios belaidžius jutiklius padėjo formuoti elektroniką, veikiančią iš tokių menkų energijos biudžetų.
Komercializacijos srityje NTS Innovations turi išskirtinę licenciją grafeno energijos kaupimo technologijai ir rūpinasi patentų bei verslo plėtra. Daugiau nei 60 suinteresuotų šalių jau pareiškė norą išbandyti sistemą, padėdami komandai tikslinti minimalius galios reikalavimus ir realaus pasaulio panaudojimo atvejus.
Lengva tai vadinti tik palaipsniui tobulėjimu. Tačiau kai įrenginiai nebereikalauja periodinio baterijų keitimo, diegimo strategijos keičiasi. Priežiūros grafikai sutrumpėja. Duomenų spragos mažėja. Pažadas žavi: jutiklių tinklas, tyliai klausantis aplinkos ir pranešantis daugelį metų be rūpesčių. Kas gi nenorėtų sužinoti, kaip pasaulis jaučiasi, kai jutikliai nustoja prašyti baterijų?
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.