Przekształcanie ruchu w energię elektryczną
Akumulatory pozostają preferowanym źródłem zasilania małych urządzeń, takich ja czujniki bezprzewodowe, transmitery danych i wszczepialne urządzenia medyczne. Niestety ich rozwój nie idzie w parze ze zwiększającym się zapotrzebowaniem tych urządzeń w energię elektryczną. Ponadto, z racji ich ograniczonego czasu działania, wymagane są regularne wymiany, co może wiązać się z dużymi kosztami. Badacze z finansowanego przez UE projektu HIPER (High performance energy harvesters) analizowali alternatywne rozwiązania, w tym kompaktowe urządzenia do pozyskiwania energii wibracji. Takie mikrogeneratory mocy mogą zapewnić stałe zasilanie i niezależne działanie urządzeń. Standardowa, przyjęta dotychczas metoda pozyskiwania energii wibracji bazuje na wykorzystaniu rezonacyjnych oscylatorów liniowych, które są stymulowane przez wstrząsy podłoża, wibrację maszyn lub ruch ciała. Naukowcy z projektu HIPER zaproponowali odmienne rozwiązanie, aby pokonać większość dotychczasowych ograniczeń. Badali w szczególności możliwość połączenia właściwości liniowych i nieliniowych oscylatorów rezonacyjnych. Można na przykład przygotować zawiesinę o niezerowej sztywności w jednej osi, która zachowuje sztywność w innej osi. W ten sposób uzyskuje się bardzo niskie częstotliwości rezonansu nawet w niewielkim urządzeniu. Przygotowano szereg prototypowych zawiesin krzemowych z wykorzystaniem tradycyjnej techniki mikrofabrykacji, polegającej na głębokim wytrawianiu reaktywnym jonem oraz mikroobróbce. Lepsze właściwości tych struktur potwierdzono poprzez analizę metodą elementów skończonych. Dalsze prace doświadczalne potwierdziły możliwość pozyskiwania z otoczenia wibracji o niskich częstotliwościach i szerokim zakresie częstotliwości. Wyniki projektu HIPER ukazały potencjał mikronarzędzi do pozyskiwania energii, które mogą wydłużyć czas niezależnego działania przenośnych urządzeń.
Słowa kluczowe
Energia elektryczna, pozyskiwanie energii, oscylator nieliniowy, generator mocy, akumulatory, zawiesiny krzemowe
