Ano ba ang Kinetikong Pag - iipon ng Enerhiya?

Ang Kinetikong enerhiyang pag-aani ay kumukuha ng enerhiyang mekanikal na nalilikha sa pamamagitan ng paggalaw at binabago ito upang maging quable electrical power. Ang konsepto ay gumagawa sa pundamental na pisika: anumang gumagalaw na bagay ay nagdadala ng kinetic energy na maaaring baguhin sa pamamagitan ng elektromagnetikong induksiyon, piezoelektrikong epekto, o elektrostatikong induksiyon. Sa magsuot ng teknolohiya, ang prinsipyong ito ay nagpapangyari sa mga aparato na mag-ebolb mula sa movement moment momentitment ng tao na perific resonanceing, pagtakbo, pagtakbo, o kahit na umaasa sa panlabas na mga outtranscribeantipikong bakteryamento o mga bakterya.

Ang kahusayan ng mga kinetic warvest ay nagkakaiba-iba sa pamamagitan ng mekanismo at aktibidad. Halimbawa, ang mabilisang paglalakad ay maaaring makagawa ng 1–10 milliwatt ng patuloy na lakas depende sa harvester design at foot strike force. Bagaman hindi sapat na direktang mag-charge ng isang telepono, ang enerhiya ay maaaring magresulta sa isang maliit na batirya o supercapacitor sa loob ng ilang oras.Ang mga mananaliksik ay nagpakita ng mga shoe-mounted generator na nagbibigay-daan sa 250 milliwats sa ilalim ng mabigat na paglalakad, sapat upang ma-lakas ang isang mababang gyender na Blueoth o kayamand stainer.

Kung Paano Gumagana ang Kinetikang Pag - aani ng Mahuhusay na Sungay

Kapag pinindot ng nagsusuot ng sapatos ang paa sa bawat hakbang, lumilikha ng kuryente ang mekanikal na mga teknolohiyang nagpapabago sa talampakan, sakong, o insole. Kapag nilagyan ng makina ang mang - aani ng mga sapatos na may kasamang mekanikal na puwersa o de - motor na mga aparato, ang daloy ng kuryente ay nai - adjust, nakondisyon, at iniimbak sa isang madaling - i - recharge na batirya o supercapacitor na nakakabit sa sapatos o maliit na panlabas na module.

Mga Technologie na Inaani ng Enerhiya ng Core

  • Ang mga materyales na pang-Piezoelectric ay lumilikha ng kuryenteng karga kapag deporma. Sa smart footfine, ang mga nababaluktot na piezzoelectric film o hibla ay nakapaloob sa solo. Bawat footfall compress ay nagreresulta sa materyal, na gumagawa ng mga stake na nagdadagdag ng mahigit sa libu-libong hakbang. Ang mga karaniwang materyales ay kinabibilangan ng lead zirconate titanate (PZT) at polyvinylidene calydene trophys (PVDF).
  • Ang mga enelektromagnetikong generator[ ay gumagamit ng isang dumadausdos na batubalani sa loob ng isang coil.[kailangan ng sanggunian] Ang magnet ay gumagalaw may kaugnayan sa coil, na naghihikayat sa agos. Ang mga generator na ito ay maaaring makagawa ng mas mataas na antas ng kuryente (10–100 mW) ngunit nagdaragdag ng bigat at laki. Ang ilang mga disenyo ay gumagamit ng pendulo o riles upang maagaw ang parehong sakong at kilos ng daliri sa paa. Mga lakas: roble, mahusay na teknolohiyang may sapat na pagkakabaluktot: ang mga gumagalaw o pag-sang pang-sang pang-sang pang-at.
  • Triboelectric nanogenerators (TENGs)[[[T] Nakasalalay sa contact electrification at electrostatic induction. Habang ang dalawang materyales ay nakakaantig at naghihiwalay ng ⁇ , isang silicone frant based film at isang acousive strate moty na moment ang pagbuo at pagdaloy sa pamamagitan ng panlabas na sirkito. Ang mga TENG ay maaaring gawing malambot, manipis, at na na pagtutugma ng footbed EXTORD. Ang mga moment: ang mataas na mga pagpipilian, ang mga pagpipiliang materyal na mga pagpipilian ay na mga pagpipilian; ang pag-ulit ay ang ESPRE.

Mga Paglapit ng Hybrid

Maraming mga kamakailang prototype ang nagsasama ng dalawa o higit pang mga paraan ng pag-aani upang masaklaw ang mas malawak na hanay ng mga bilis ng paggalaw at presyon ng paa. halimbawa, ang isang sapatos ay maaaring gumamit ng isang piezzoelectric inklusyon para sa pagtama ng sakong (na nagbibigay ng mataas na puwersa) at isang TENG sa midsole para sa paggulong na paggalaw. Ang pinagsamang output ay maaaring lumampas sa 30 mW, sapat upang masustinihan ang isang maliit na IoT sensor na walang pangunahing batirya.

Mga Aksiyon at Tunay na mga Halimbawa ng Daigdig sa Pag - aani

Ang Kinetic energy na nag - iipon ng sapatos ay lumipat mula sa akademikong mga laboratoryo tungo sa komersiyal na mga programa sa piloto. Ang isang kilalang halimbawa ay ang Sole GRE, isang simulap na nakagawa ng mga botang pangtrabaho at mga insole na may integrated elektromagnetikong mga generator. Ang kanilang modelo ay maaaring maglulan ng isang batiryang smartphone sa 50 porsiyento, na ginagamitan ng isang quarterrace. Ang isa pa ay Ang mga whileanceledence step ay na ipinakita ng mga mananaliksik na ang runterial power, na dinisenyo ng qPOW.

Bukod sa mga bagay na puwedeng isuot ng mga mamimili, ang kinetic smart footfight ay may praktikal na gamit sa liblib na mga lugar o sa mga manggagawa sa larangan na walang maaasahang magagamit na kuryente.

Mga Pakinabang ng Kinetikong Enerhiya na Nasa mga Paa

  • [Talaksan, off glovad power[ – Bawasan ang pananalig sa mga nag-iisang bakterya ng calcise at ang pangangailangang maghanap ng mga outlet. Para sa pang-araw-araw na mga commuter o hiker, mahalaga ang kaginhawahan ng sapatos na sumisingil sa mga aparato sa panahon ng mga ordinaryong hakbang.
  • Ang Environmental na epekto – Ang mga kakaunting naitatapong mga batirya ay nangangahulugan ng hindi gaanong nakalalasong basura. kung malawakang susundin, ang kinetic shoe ay maaaring magbawas ng milyun-milyong mga aksesikong mga pagtatapon ng batirya bawat taon. bukod dito, ang naaning enerhiya ay hindi nagdaragdag ng mga ibinubugang karbon sa loob ng henerasyon.
  • Ang heleth at activity insentibo – Ang mga tagagamit na alam ang kanilang mga hakbang ay maaaring mag-udyok ng mga pang-akademikong lakas upang lumakad ng higit. Ang ilang mga modelo ng pananaliksik ay nagpapakita pa nga ng ⁇ enerhiyang anitorian sa isang smartphone app, na nakakalikha ng mga pisikal na aktibidad.
  • Ang integrasyon na may iba pang mga entidad[ – Energy calcing shoes ay maaaring magsilbing tuluy-tuloy na pinagmumulan ng kuryente para sa isang network ng katawan ⁇ Cortwarea: smartwatch, health pat, AR glasss, o isang medikal na implant.Ito ay nag-aalis ng pangangailangan para sa maramihang pag-aasgasgas ng mga kable at binabawasan ang aparato downtime.

Mga Hamon at mga Balakid

Sa kabila ng maliwanag na pangako, nakakaharap ng kinetic energy na pag - iipon ng sapatos ang ilang hadlang.

  • []] Ang mosyon ng tao ay nagbibigay ng 1–10 W ng mekanikal na lakas, ngunit ang mga mang-aani ay kumukuha lamang ng isang maliit na bahagi. Upang makapagkarga ng isang smartphone (10 Wh battle) sa isang araw, ang isang sapatos ay kailangang maghatid ng ⁇ 400 mW average na ⁇ FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF na higit sa kasalukuyang praktikal na outputs (10–50 mW para sa karamihan ng mga mothetics). Para sa karamihan ng mga mottothetics). Sa ngayon, ang mga naimports. Ang mga na kinukuha ay pinaka na magagamit sa mga na magagamit sa mga na ginagamit sa mga na enerhiyangkat na nakukuha sa mga na pag-inhinalwang na enerhiya ay pinaka akma para sa mga low-inhinalwang sa mga aparatong low thwertipwerdropwer.
  • Sa pagiging nasasapian at kaaliwan – Ang Shoes ay sumasailalim sa paulit-ulit na pag-ikot, halumigmig, pag-iimbal ng temperatura, at dumi.Ang mga mang-aani ay dapat na makaligtas 500,000 hanggang 1 milyong hakbang nang walang pagkabigo, habang ang natitirang magaan at hindi makunat. ang mga maagang empirikal na empirikal ay kadalasang nami; ang mga mas bagong nababaluktot na polymer at proteksyon ay nakakatulong ngunit nagdaragdag ng pagiging komplikado.
  • Cost – Ang pag-iinterg pang-ani na may mga kagamitang pangkontrol ng kuryente ay nagpapataas ng halaga ng produksiyon. Kasalukuyang ang mga sapatos na eksperimental ay nagkakahalaga ng daan-daang dolyar bawat pares. Ang maramihang produksiyon at mas simpleng mga disenyo ay maaaring magresulta sa mga presyo sa pangunahing antas, ngunit ang pag-abot sa puntong iyon ay nangangailangan ng pamumuhunan sa antas ng paggawa.
  • – Ang mga ekstrang bahagi ay maaaring gumawa ng sapatos na medyo mas mabigat o mas matigas, na nakakaapekto sa ginhawa.Ang maraming mga nakakalumang tagagamit ay hindi handang palitan ang natural na paglalakad na nararamdaman sa pag-aangkin.Ang pag-eeani ng mga harvesture na halos hindi nakikita at ang timbang na anneutral ay isang patuloy na goal.

Mga Tagubilin sa Hinaharap

Patuloy na nagsasaliksik at sumusulong sa iba't ibang paraan upang mapagtagumpayan ang mga hadlang na ito.

  • Ang mga materyales na may advanced – New piezelectric polymers (e.g., polyurea, PVDF°TrFE) ay nag-aalok ng kakayahang umangkop at mapabuti ang buhay pagod. ang mga materyales na triboelectric na may mataas na charge density at self surfial na mga katangian ay sinusubok.Ang Graphene at iba pang 2D na materyales ay maaaring magdulotad sa mga phutrancancancan, super-producer.
  • Ang mga sirkitong pangasiwaang pang-Enerhiya – mga reaktibisadong rektibyer at mga sukdulang calmonipwer staint surgeway algorithms ay makakakuha ng higit na enerhiya mula sa mga iba't ibang pagtama ng paa.Ang regulatoryong ⁇ energics (EHUMICICs) ay nag-akumberte ng mga ultwal na mga hudyat ng quartz sa isang matatag na output na higit sa 3 V, na ginagawang praktikal para sa pag-charge ng lithium charge.
  • Ang artificial intelligence for power prophecy[ – Makinang pagkatuto ng mga modelong nag-aaral na nagsusuri ng mga aktwal na mga huwaran ay maaaring humula kung kailan ang mataas na mga hakbang na ⁇ enerhiya ay dumarating (hal.g., tumatakbong vs. mabagal na paglalakad) at nag-aayos ng mga imbakan ng kuryente na nag-iinambisa upang maging mahusay. Ang ⁇ contextextextextext harvingeilation na ito ay nasa maagang pananaliksik pa rin ngunit nagpapakita ng pangako para sa pagpapalakas ng net na pag-sapong pang-ilogot ng 20–30 %.
  • Ang integrasyon na may mga maliliwanag na tela at imbakan ng enerhiya[ – Ang susunod na henerasyon ng smart foots ay maaaring direktang maghabi ng mga harvester sa tela sa itaas, na gumagamit ng mga activity syarl at mga nababaluktot na supercapacitor na doble bilang mga patong na istraktura.Ang gayong paraan ay maaaring mag-alis ng maramihang module at gawing bahagi ng buong sapatos ng sistema ng enerhiya.
  • Ang mga costardized charge protocols[ – Ang mga konsorte ng Industriya ay naggagalugad ng isang ⁇ i ⁇ na naituturing na power bus ⁇ na nagpapahintulot sa anumang kinetic quarture na umaangkin ng sapatos sa mga aparatong walang kawad na charge sa pamamagitan ng isang karaniwang interface (Qi o isang bagong mababang pamantayang pang-interpower).

External research from the [[]Nature Scientific Reports[ at Sentence Advances Mga dokumento kamakailan sa mga naibabagay na TENG at hybrid generators, habang ang mga grupo ng industriya tulad ng [[FLLT:4]IDTechEx report tungkol sa mga magagamit na teknolohiya track commerization times. Ang mga grupong pang-industriya gaya ng [[T] ay may mga pag-aaral na nasa [[T] at ang mga spC.[T][T][T] [[T] at mga spPL][T][T][T] ay na nagbibigay ng mga pagsusuri [[T][T] at mga spPL.[T][T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T].

Pagsasaayos

Ang Kinetikong enerhiya na nakukuha sa matalinong sapatos ay sumulong mula sa isang pag - uusyoso sa laboratoryo tungo sa isang kapaki - pakinabang na teknolohiya para sa patuloy na pagsingil ng mga aparato, sa pamamagitan ng pagkuha ng mekanikal na enerhiya ng bawat hakbang at paggawa nito sa kuryente, ang mga sapatos na ito ay maaaring mag - alis ng kuryente sa mababang gloperhiya, bawasan ang pag - aaksaya ng batirya, at pasiglahin ang higit na aktibong istilo ng pamumuhay.