Новый метод для генерации электричества из механических колебаний

Электроэнергия обычно может быть сгенерирована путём получения тепла, движения, ядерного преобразования или химических реакций, но теперь ученые из Центра Технического исследования Финляндии VTT создали новый метод, который включает механические колебания. Они выясняли, как «получить» вибрационную энергию, которая происходит естественно, когда две поверхности с различными типами рабочих функций соединены через электроды, и эта энергия могла бы потенциально использоваться, чтобы привести в действие всякие надеваемые на тело устройства и другую электронику, использующую низкие уровни мощности.

Рабочая функция — это основное свойство поверхности материала, которое может быть определено как различием между энергией электрона в покое и минимальной термодинамической работой (другая форма энергии), которая требуется, чтобы удалять электрон из материала. Этот метод часто применяется в фотоэлектрических устройствах и ЭЛТ, и иногда предотвращается в электронных схемах, включающих различные металлы, но это прежде не использовалось в комплексе и при преобразовании побочной энергии вибрации.
Ученые из VTT создали конденсатор для параллельной пластины из меди и алюминия, который был подключён к внешнему контуру. Соответствующие рабочие функции пластин обеспечили начальную мощность в один вольт, когда электроны «сбежали» от одной поверхности до другой. Различные материалы электрода могли бы теоретически привести к более высоким напряжениям – более чем 3 В, с широкими полупроводниками или более чем 5 В с ромбовидными. Медная пластина была зафиксирована на месте, в то время как двигатель вибрировал, передавая этот импульс перпендикулярно расположенной алюминиевой пластине, так что обе пластины постоянно пребывали в некотором движении. Исследователи также выполняли моделирования других условий работы своего устройства в более реалистических микроэлектромеханических системах (MEMS) с реальными сценариями, решив, что получаемое напряжение могло бы привести к выходной мощности на порядок выше, когда частота вибрации соответствует механической резонансной частоте самого устройства.