יבול אנרגיה קינטית בחוכמה עקבו אחרי Continuous Device Charging

מה זה Kinetic Energy Harvesting?

קצירת אנרגיה קינטית לוכדת אנרגיה מכנית המיוצרת על ידי תנועה וממירה אותו לתוך כוח חשמלי הניתן להשגה.המושג בונה על פיזיקה בסיסית: כל אובייקט נע נושא אנרגיה קינטית שניתן לשנות באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית, אפקטים אדזואלקטריים, או אינדוקציה אלקטרוסטטית.בטכנולוגיה לבישה, עיקרון זה מאפשר למכשירים לרסק אנרגיה מתנועה אנושית – הליכה, ריצה, או עקצוץ – מבלי להסתמך על סוללות חד פעמיות על סוללות חיצוניות.

היעילות של קצירים קינטיים משתנה על ידי מנגנון ופעילות.לדוגמה, הליכה מהירה עשויה לייצר 1-10 מיליוואט של כוח מתמשך בהתאם לכוח תכנון ושביתה של קציר.בעוד לא מספיק כדי לטעון טלפון ישירות, כי אנרגיה יכולה לטעון סוללה קטנה או supercapacitor במשך כמה שעות. החוקרים הוכיחו גנרטורים ממונעים נכנעים עד 250iוואט תחת כוח הליכה כבד מספיק כדי לעקוב אחר חיישן Bluetooth או עודף משקל.

כיצד פועל קינטטי בלבוש חכם

נעליים חכמות להטביע אחת או יותר טכנולוגיות המרה אנרגיה בסול, הליל, או אינסול.כאשר הרגל של הלובש מחסחסס את הקציר עם כל צעד, לחץ מכני או עקירה מייצרת זרם חשמלי.זה זרם הוא לתקן, מותנה, ומאוחסן סוללה אלחוטית או supercapacitor המשולב לתוך הנעל או מודול חיצוני קטן.

טכנולוגיות אנרגיה

(FLT:0) חומרים אדזואלקטריים (FLT:1) מייצרים מטען חשמלי כאשר מפורז.בנעל חכמה, סרטים אדזואלקטריים גמישים או סיבים מוטבעים באופן בלעדי.כל פגיעה דחוס את החומר, ומייצרת ספוי מתחים המוסיפים מעל אלפי שלבים.חומרים משותפים כוללים עופרת zirconate titanate (PZT) ופוליוינילידי פלואוריד (PV, לא יכול להיות מכווץ; לא יכול להיות חלק; לא יכול להיות מכווץ; לא יכול להיות מצמצם; תכונות קרמיקה; לא יכול להיות חלק; הוא חלק קרמיקה; אנו מכווץ; אנו מכווץ; לא יכול להיות מכווץ; הם קרמיקה; הם קרמיקה; הם קומפקטיות; הם חלקים קרמיקה; הם חלקים קומפקטיות; הם חלקים קרמיקה.
(FLT:0) גנרטורים חשמליים (Electromagnetic גנרטורים) 1 (FLT:1) משתמשים במגנט מזחלת בתוך סליל.עם כל צעד, מגנטי נע יחסית לחלב, תוך גרימת זרם. גנרטורים אלה יכולים לייצר רמות כוח גבוהות יותר (10-100 מ"ג) אבל להוסיף משקל וחלק גדול. כמה עיצובים משתמשים בפל או מסלול כדי ללכוד את העקביות ותנועתיות: טכנולוגיה חזקה, טוב, טוב, טוב, או חוסר נוחות.
(FLT:0)Triboelectric ננוגניטורים (TENGsOVA) 1 מסתמכים על אספקת מגע ו אינדוקציה אלקטרוסטטית. as שני חומרים לגעת ופרידים - לדוגמה, סרט מבוסס סיליקון ומרקם התנהגותי - תשלום מצטבר וזרימה דרך מעגל חיצוני.

גישות היברידיות

אבטיפוס רבים לאחרונה משלבים שתי שיטות קצירות או יותר כדי לכסות מגוון רחב יותר של מהירויות תנועה ולחץ רגל.לדוגמה, נעל עשויה להשתמש בזרימה אדזואלקטרית עבור שביתת הליל (אשר מספק כוח גבוה) ו- 10G באמצע הדרך עבור התנועה המתגלגלת.התפוקה המשולבת יכולה לעלות על 30 מ"ו, מספיק כדי לקיים חיישן קטן ללא סוללה ראשונית.

דוגמאות ל- Real-world

קינטית אנרגיה קצירת נעליים עבר מעבדות אקדמיות לתוכניות טייס מסחריות.דוגמה בולטת אחת היא (FLT:0)SolePowerFLT:1, סטארט-אפ שפיתח מגפי עבודה ובודדים עם גנרטורים אלקטרומגנטיים משולבים.הטיפוס שלהם יכול לטעון סוללה סמארטפונים ל -50% לאחר שמונה שעות של הליכה.

מעבר לישולים צרכניים, נעליים חכמות קינטיות יש שימושים מעשיים באזורים מרוחקים או מעובדי שדה שאין להם גישה אמינה לכוח. קבוצה של מגפיים עצמיים שמניחים יכול לשמור על הליכה, פנס, או חיישן רפואי פועל במהלך שינויים ארוכים.חלק מהחברות חוקרות יישומים בניתוח ספורט: על ידי הטמעת קצירים לצד חיישנים, הנעל יכולה להיות עצמה ולספק בזמן אמת נתונים למאמנים.

היתרונות של קציר אנרגיה קינטית ברגל

(FLT:0) ניתן להשגה, מחוץ לעוצמה של גרד:1 - צמצום ההסתמכות על סוללות שימוש יחיד ואת הצורך לחפש כלי רכב. עבור נוסעים יומיים או מטיילים, הנוחות של נעל כי חיוב מכשירים במהלך שלבים רגילים היא משמעותית.
(FLT:0) ההשפעה של ההנעה 1FLT:1 - סוללות חד פעמיות פחות פירושו פחות פסולת רעילה.אם לא מאומצת באופן נרחב, נעליים קינטיות יכולות לקצץ מיליוני ליסודות סוללות אלקליין בשנה.
(FLT:0) בריאות ופעילות תמריצים (FLT:1) משתמשים שיודעים את השלבים שלהם לייצר כוח שניתן להפעיל יותר. חלק מטיפוסי מחקר אפילו להציג "אנרגיה מקצירת" באפליקציית סמארטפונים, פעילות גופנית מחוסמת.
(FLT:0) אינטגרציה עם אחרים be Wearablesph:1) - נעלי אנרגיה-harvesting יכול לשמש כמקור כוח מתמשך עבור רשת של גוף-area: smartwatch, תיקון בריאות, AR משקפיים, או השתל רפואי.זה מבטל את הצורך עבור כבלים מרובים הטעינה ולהפחית את המכשיר למטה.

אתגרים ומגבלות

למרות הבטחה ברורה, אנרגיה קינטית קצירת נעליים ניצבת בפני כמה מכשולים.

(FLT:0) צפיפות צפיפות האנרגיה של בנגלדש:1 - תנועה אנושית מספקת 1-10 W של כוח מכני, אבל הקצירים ללכוד רק חלק. כדי לטעון סמארטפון (10 Wh סוללה) ביום, נעל תצטרך לספק - 400 מ"מ בממוצע - הרבה מעל התפוקה המעשית הנוכחית (10-50 מ"מ עבור רוב אב הטיפוסים).
(FLT:0) רגישות ונחמה (FLT:1) - נעליים עוברות שובה, לחות, תנודות טמפרטורה, ולכלוך. קצירים חייבים לשרוד 500,000 עד מיליון צעדים ללא כישלון, תוך השאר קל משקל ולא פולשני. קרמיקה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ קרמיקה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) CostveFLT:1) - קצירים עם אלקטרוניקה ניהול חשמל מעלה עלויות ייצור.נעליים ניסיוניות הנוכחיות עלות מאות דולרים לזוג. Mass הפקה ועיצובים פשוטים יותר יכולים להביא מחירים לרמות הזרם המרכזיות, אך להגיע לנקודה זו דורש השקעה בקנה מידה הייצור.
(FLT:0user קבלהFLT:1) - מרכיבים נוספים יכולים להפוך נעליים מעט כבדות יותר או נוקשה יותר, המשפיעות על נוחות. משתמשים רבים ללבוש אינם מוכנים לסחור בתחושה של הליכה טבעית עבור יכולת הטעינה.

כיוונים עתידיים

המחקר והפיתוח ממשיכים בחזיתות מרובות כדי להתגבר על המכשולים הללו.

(FLT:0) חומרים מתקדמים FLT:1 - פולימרים חדשים ⁇ אלקטריים (למשל, פוליאורורה, PVDF-TrFE) מציעים גמישות ושיפור חיי עייפות. חומרים טריבואלקטריים עם צפיפות גבוהה מטען עצמי תכונות נבדקות. Graphene וחומרים אחרים 2D עשויים לאפשר ליד ⁇ , superefficients.
(FLT:0) מעגלי ניהול אנרגיה מ-FLT:1 - ממריצים הסתגלות ואלגוריתמים מתקדמים של כוח-כוח-מרבי יכולים להפיק יותר אנרגיה מהתקפות רגל משתנה.
(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית לחיזוי כוח 1FLT - דגמי למידת מכונות המנתחים תבניות הגאהיט יכולים לחזות מתי באים צעדים באנרגיה גבוהה (למשל, ריצה לעומת הליכה איטית) ולהתאים את אחסון החשמל הטמון במקסימום יעילות. , קצירת "context-aware" זו עדיין במחקר מוקדם, אך היא מבטיחה להגביר את התשואות נטו ב-20-30%.
(FLT:0) אינטגרציה עם בדים חכמים ומחסני אנרגיה 1:1 - הדור הבא של נעליים חכמות עשוי לנביח ישירות לתוך העליון של הטקסטיל, באמצעות חוטים מוליכים ו supercapacitors גמישים כי כפול כמו שכבות מבניות. גישה כזו יכולה לחסל מודולים מרוביים ולעשות את כל החלק הנעל של מערכת האנרגיה.
(FLT:0) פרוטוקולי טעינה סטרונדארדיים:1) - קונסורציום בתעשייה חוקרים "אוטובוס כוח אמין" המאפשר לכל נעל קינטית-הההה למטענים אלחוטיים באמצעות ממשק משותף (Qi או תקן כוח נמוך חדש) זה ירחיב את יכולת ההתערבות והאימוץ.

מחקר חיצוני של ה-[[1924]] ו[[1924]] ו[[1924]]]] ו[[1924]]]] ו[[1924]]]] [[1924]]]], [[1924]]]]]]]] ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]] ב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

מסקנה

יבול אנרגיה קינטית בנעליים חכמות צמח מסקרנות מעבדה לטכנולוגיה בת קיימא עבור טעינה רציפה של מכשיר.על ידי לכידת מכשירים מכניים של כל צעד והופכת אותו לחשמל, נעליים אלה יכולות לכפות עלות אנרגיה נמוכה, להפחית את פסולת הסוללה, ולעודד אורח חיים פעיל יותר, בעוד שתפוקה האנרגיה הנוכחית היא צנועה ומאתגרת של עמידות, עלות, ונוחות, להמשיך במהירות בחומרים מדעיים, עיצוב, ייצור, ולהוביל את עצמנו לכדי חמישה שנים קדימה, כדי להפוך את היכולת שלנו להזיזים פשוטים, כדי להפוך את העולם שלנו לעשר שנים קדימה, כדי לצפות להזיזים פשוטים, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כאשר אנחנו יכולים להיות פעילים יותר, כאשר אנחנו יכולים להיות פעילים יותר, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כדי לצפות לנעליים של פעילות גופנית, כלומר, כדי לצפות שיעזרו לנו, כדי לצפות שקרוב יותר, כדי להפוך את עצמנו, כדי להפוך את עצמנו, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כלומר, כדי להפוך את עצמנו, כאשר אנחנו יכולים להיות פעילים יותר, כאשר אנחנו יכולים להיות פעילים יותר, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כדי לצפות לעשר שנים קדימה, כדי להפוך את הנעליים פשוטות, כדי להפוך את היכולת שלנו, כדי להפוך את