30 Январь 2024 | Новые технологии
Время на прочтение: 2 минут(ы)Новый полностью автономный датчик, разработанный исследователями из ETH Zurich, питается только от звука. Это может проложить путь к прекращению использования одноразовых батареек в широком спектре устройств. Интересно, что устройство может питаться используя определенный тон или шум, а не просто любую звуковую волну.
В повседневной жизни используется огромное количество датчиков. И мы не про модный нынче «умный дом». Датчики имеют решающее значение во многом — от слуховых аппаратов и других медицинских устройств, до механических приборов обнаружения землетрясений. Однако для работы этих датчиков требуются небольшие портативные батареи, и, в зависимости от от условий, может потребоваться ежедневная замена батарей.
Это, в свою очередь, создает масштабную проблему отходов. Согласно оценкам, сделанным в Европейском союзе, к 2025 году в и так немалую кучу отходов будет ежедневно добавляться до 78 миллионов одноразовых батареек. Чтобы избежать такого будущего, исследователи ищут альтернативные источники питания для устройств, и исследовательская группа ETH обнаружила, что звук является интересной альтернативой.
По словам Йохана Робертсона, профессора геофизики в ETH, датчик использует энергию колебаний звуковых волн. Энергия волн заставляет датчик вибрировать и вырабатывать электрическую энергию, которую можно использовать для питания устройств.
Чтобы избежать эффекта «перезаряда», исследователи использовали компьютерное моделирование и алгоритмы для разработки специальной структуры датчика, состоящей из одинаковых пластин, соединенных с помощью крошечных стержней. Эти микро стержни определяют, приведет ли в движение датчик тот или иной звук.
В своем прототипе исследователи продемонстрировали, что датчик может генерировать крошечные электрические импульсы при произнесении слова «четыре». Однако слово «три» не произвело такого же воздействия, как датчик.
Датчики, изготовленные по такой технологии, классифицируются как метаматериалы. Особые свойства им придают не свойства компонентов, а структура.
Марк Серра-Гарсия, участник проекта:
Наш датчик состоит исключительно из силикона и не содержит ни токсичных тяжелых металлов, ни каких-либо редкоземельных элементов, как обычные электронные датчики.
Опытный образец сенсора может распознавать до двенадцати различных слов, таких как «включи», «выключи», «вверх» и «вниз». В настоящее время исследователи работают над их дальнейшей миниатюризацией.
Датчики, работающие без батареек, могут быть использованы для мониторинга зданий во время землетрясения. Сигнал тревоги сработает, если в здании образуется трещина, которая выдает заранее запрограммированную частоту звука. Их также можно использовать для мониторинга выведенных из эксплуатации нефтяных скважин. Если газ начинает проникать в законсервированную скважину, он издает продолжительный шипящий звук, который новое устройство сможет обнаружить и подать сигнал тревоги.
Поскольку такие системы не требуют подключения к постоянному источнику электричества, а обслуживание сведено к минимуму, их внедрения поможет поднять стандарты безопасности на новый уровень. По словам Серра-Гарсии, в промышленности существует большой спрос на датчики с нулевым потреблением энергии. Первый, полноценный, прототип должен появится к 2027 году.
Другие позитивные новости новых технологий
Первая бытовая атомная батарейка появится в Китае
Использованы материалы:
https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240129122442.htm
https://www.openaccessgovernment.org/battery-free-sensor-uses-sound-waves-for-energy/173046/
https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2024/01/sound-powered-sensors-stand-to-save-millions-of-batteries.html
© For-PR.ru. Сервис быстрой публикации пресс-релизов
Обновляется через систему PIAR.IM