บทความเบื้องหลังนี้จัดทำขึ้นเพื่อการใช้ชีวิตวิทยาศาสตร์โดยความร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
ภายในสิ้นปี 2014 โลกจะกลับบ้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มือถือมากกว่าคน-
สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต, ผู้อ่าน e, ไม่ต้องพูดถึงสุขภาพที่สวมใส่ได้และติดตามการออกกำลังกายแว่นตาอัจฉริยะและอุปกรณ์นำทาง-ประชากรในปัจจุบันมีการเสียบปลั๊กมากขึ้นกว่าเดิม
แต่การพึ่งพาอุปกรณ์ของเรานั้นไม่ได้ปราศจากปัญหา:
- อุปกรณ์ไร้สายต้องใช้การชาร์จใหม่เป็นประจำ ในขณะที่เราอาจคิดว่าเราตัดสายไฟเรายังคงพึ่งพาร้านค้าและสถานีชาร์จเพื่อให้อุปกรณ์ของเราทำงานได้
- ตามรายงานปี 2552โดยสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA), อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในปัจจุบันมีสัดส่วนเกือบ 15 เปอร์เซ็นต์ของการใช้ไฟฟ้าที่อยู่อาศัยทั่วโลก ยิ่งไปกว่านั้น IEA คาดหวังว่าการใช้พลังงานของอุปกรณ์เหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าภายในปี 2565 และสามเท่าภายในปี 2573 - อย่างช้าๆ แต่แน่นอนเพิ่มภาระในโครงสร้างพื้นฐานพลังงานของเรา
ทีมนักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียอาจมีวิธีแก้ปัญหาทั้งสอง: พวกเขากำลังพัฒนาแหล่งพลังงานสะอาดและสะอาดใหม่ที่สามารถเปลี่ยนวิธีการใช้พลังงานอิเล็กทรอนิกส์มือถือ: การเคลื่อนไหวของมนุษย์
นำโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจงหลินหวางทีมได้สร้างกระเป๋าเป้สะพายหลังที่จับพลังงานเชิงกลจากการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของการเดินของมนุษย์และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า เทคโนโลยีนี้สามารถปฏิวัติวิธีที่เราเรียกเก็บอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและลดภาระของอุปกรณ์เหล่านี้ในแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนและผู้ใช้ที่ไม่มีการใช้งานจากสถานีชาร์จคงที่
มีขนาดเล็กลงเบาและประหยัดพลังงานมากขึ้น
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สวมใส่ได้ซึ่งแปลงพลังงานจากศักยภาพเชิงกลของร่างกายเป็นไฟฟ้าไม่ใช่ใหม่ แต่เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุที่มีขนาดใหญ่หรือเปราะบาง ในทางตรงกันข้ามกระเป๋าเป้สะพายหลังของวังมีอุปกรณ์ที่ทำจากแผ่นพลาสติกบาง ๆ ที่มีน้ำหนักเบาเชื่อมต่อกันในกริดรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (ลองนึกถึงภาชนะกระดาษแข็งที่ยุบได้ซึ่งแยกขวดโซดาแฟนซีหกแพ็ค)
ในขณะที่ผู้สวมใส่เดินการเคลื่อนไหวจังหวะที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำหนักของเขา/เธอเปลี่ยนจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งทำให้พื้นผิวด้านในของแผ่นพลาสติกสัมผัสแล้วแยกออกจากกันสัมผัสแล้วแยกออกจากกัน การสัมผัสและการแยกเป็นระยะขับอิเล็กตรอนไปมาสร้างกระแสไฟฟ้าสลับกัน กระบวนการนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Triboelectrification ซึ่งเป็นรากฐานของกระแสไฟฟ้าแบบคงที่ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่คุ้นเคยกับทุกคนที่เคยดึงแจ็คเก็ตขนแกะที่ผ่านการฟอกสดใหม่เหนือศีรษะของเขาหรือเธอในเดือนมกราคม
แต่กุญแจสำคัญในเทคโนโลยีของวังคือการเพิ่มวัสดุนาโนที่มีประจุสูงซึ่งเพิ่มการสัมผัสระหว่างพื้นผิวทั้งสองโดยการสูบฉีดพลังงานของสิ่งที่วังเรียกว่า triboelectric nanogenerator (TENG)
“ Teng นั้นมีประสิทธิภาพเท่ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีที่สุดและมีน้ำหนักเบาและเล็กกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฟฟ้าอื่น ๆ สำหรับการแปลงพลังงานเชิงกล” วังกล่าว "ประสิทธิภาพจะดีขึ้นด้วยการประดิษฐ์วัสดุขั้นสูงใหม่เท่านั้น"
การเรียกเก็บเงินระหว่างการเดินทาง
ในห้องปฏิบัติการทีมงานของวังแสดงให้เห็นว่าการเดินของมนุษย์ตามธรรมชาติด้วยน้ำหนักสองกิโลกรัมน้ำหนักของโซดาสองขวดสองขวดสร้างพลังงานเพียงพอที่จะแสงไฟ LED มากกว่า 40 ตัวพร้อมกัน (ซึ่งเป็นไฟที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด)
วังกล่าวว่ากำลังไฟสูงสุดขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าสถิต แต่กระเป๋าเป้สะพายหลังจะสามารถสร้างพลังงานระหว่าง 2 ถึง 5 วัตต์ขณะที่ผู้สวมใส่เดิน - เพียงพอที่จะชาร์จโทรศัพท์มือถือหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กอื่น ๆ
นักวิจัยคาดหวังว่านี่จะเป็นข่าวต้อนรับผู้ที่ชื่นชอบกลางแจ้งวิศวกรภาคสนามบุคลากรทหารและผู้เผชิญเหตุฉุกเฉินที่ทำงานในพื้นที่ห่างไกล
เท่าที่วังและเพื่อนร่วมงานของเขามีความกังวลการเคลื่อนไหวของมนุษย์เป็นเพียงแหล่งเดียวที่มีศักยภาพสำหรับพลังงานที่สะอาดและทดแทน ในปี 2013 ทีมแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะใช้ Tengs ไปสารสกัดพลังงานจากคลื่นมหาสมุทร-
รายงานการวิจัย "การเก็บเกี่ยวพลังงานจากการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของการเดินของมนุษย์"ถูกตีพิมพ์ในวารสารACS Nanoวันที่ 1 พฤศจิกายน 2013
หมายเหตุบรรณาธิการ:นักวิจัยที่ปรากฎในบทความเบื้องหลังได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติหน่วยงานรัฐบาลกลางถูกเรียกเก็บเงินจากการระดมทุนการวิจัยและการศึกษาขั้นพื้นฐานในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ความคิดเห็นการค้นพบและข้อสรุปหรือคำแนะนำใด ๆ ที่แสดงในเนื้อหานี้เป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของ Nมูลนิธิวิทยาศาสตร์ Ational
