نیروی اصطکاک حاصل از مالش بند کولهپشتی و کتف انسان، محققان را بر آن داشت تا نوعی کولهپشتی که انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل کند طراحی کنند. جنس بند این کولهپشتی از مواد پیزوالکتریک است و فشارهای مکانیکی و مالشی را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل میکند که میتواند برای شارژ وسایل الکتریکی قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد.
تولید انرژی الکتریکی به کمک کولهپشتی
نیروی اصطکاک حاصل از مالش بند کولهپشتی و کتف انسان، محققان را بر
آن داشت تا نوعی کولهپشتی که انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل کند
طراحی کنند. جنس بند این کولهپشتی از مواد پیزوالکتریک است و فشارهای
مکانیکی و مالشی را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل میکند که میتواند
برای شارژ وسایل الکتریکی قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد.
این روش یک نوآوری در تولید انرژی است که در آن از انرژی مکانیکی تلف شده
استفاده میشود. نتایج این کار در نشریهSmart Materials and Structures چاپ
شده است.
هدف این محققان از طراحی و ساخت این نوع کولهپشتی مبدل انرژی که از جنبههای
دیگر با کولهپشتیهای معمولی هیچ تفاوتی ندارند، برطرف کردن نیاز به حمل
باطریهای زیاد و سنگین است. جنس بند این کولهپشتیها از پلی وینیلیدین
فلوئورید(PVDF) محکم و انعطافپذیر است که شباهت زیادی به نایلون دارد اما
بر خلاف نایلون پیزوالکتریک بوده و میتواند انرژی مکانیکی را به الکتریکی
تبدیل کند.
هنگامی که ۱۰۰ پوند بار توسط یک سرباز حمل شود و با سرعت ۳-۲ مایل در ساعت
پیادهروی کند، بطور پیوسته انرژیی معادل ۶/۴۵ میلی وات توسط کولهپشتی
تولید میشود. محققان بر این باورند که این توان قادر است انرژی وسایل
الکتریکی کوچک را تامین کند یا در طول مدت پیادهروی و گشت ذخیره شده و در
هنگام شب و در اردوگاه مورد استفاده قرار گیرد. بدین ترتیب نیاز به حمل و
نگهداری باطریهای سنگین مرتفع میشود.
وسایلی مانند نورافکنهای نصب شده روی کلاه حدود ۳۸ میلی ولت و گوشی همراه
موتورولا در حالت روشن (نه مکالمه) حدود ۹ میلی ولت و در طول مکالمه ۳۶۰
میلی ولت مصرف دارند که با ذخیره انرژی تولید شده در طول ۲۰ دقیقه پیادهروی،
میتوان ۵/۲ دقیقه با موبایل مکالمه داشت . همچنین دستگاه GPS دستی به ۲۰۰-
۱۶۵ میلی ولت انرژی پیوسته نیاز دارد.
یکی از بزرگترین چالشها در طراحی بند کولهپشتی، محکم و با دوام بودن
الکترودهاست، زیرا هر الکترودی قادر به تحمل فشار بالا نیست. محققان با
همکاری شرکت NanoSonic در ویرجینیا و با کمک نانوکامپوزیتی موسوم به لاستیک
فلزی الکترودی ساختند که بسیار پیشرفته است و با کاربرد این فناوری و کنترل
خواص ماکروسکوپی آن توانستند الکترودی با ضخامت ۱۰۰ نانومتر بسازند که توان
تحمل فشارهای بالاتر از %۱۰۰۰ را داشته و قابلیت رسانایی نیز داشته باشد و
پس از برداشتن فشار دوباره به شکل اولیه خود برگردد. محققان امید زیادی به
گسترش این سیستم تولید انرژی توسط کولهپشتی پیزوالکتریکی دارند
