“ Năng - lượng ” đang thu hoạch là gì?

Khái niệm này xây dựng trên vật lý cơ bản: bất kỳ vật thể di chuyển nào mang năng lượng động học có thể chuyển hóa qua sự hấp thụ điện từ, hiệu ứng điện từ, hoặc điện giật điện từ.

Hiệu quả của máy thu hoạch động học khác nhau tùy cơ và hoạt động. Ví dụ, một bộ đi bộ bsk có thể tạo ra 1–10 mW/h năng lượng liên tục phụ thuộc vào thiết kế và chân, lực đẩy. Trong khi không đủ sạc trực tiếp, năng lượng có thể làm nhiễu một bộ ắc quy nhỏ hoặc siêu tụ điện áp trong vài giờ. Các nhà nghiên cứu đã thể hiện bộ tạo ra máy phát điện phun giày lên tới 250 phần trăm phần trăm phần trăm của bộ phận đi lại dưới bộ, đủ để nạp năng lượng điện năng lượng thấp hoặc bộ điều chỉnh kích hoạt động.

Làm thế nào để gặt hái trong việc may những chiếc giày thông minh

Khi chân người đeo nén được vào giày hoặc mô- đun bên ngoài, năng lượng dự trữ có thể được sử dụng để sạc điện, tai không dây hoặc các thiết bị điện tử khác thông qua USBC hay cổng không dây được xây dựng vào giày.

Công nghệ thu hoạch năng lượng lõi

  • [FLT: 0] Vật liệu điện áp tạo ra điện tích khi biến dạng. Trong giày chân, dây điện, dây điện đa động được nhúng vào duy nhất. Mỗi cú rơi nén vật liệu, tạo ra gai điện áp tăng lên hơn hàng ngàn bước. Các vật liệu thông thường dẫn đầu zirconate (PZT) và polyvinylidenide fluDF (PVDF). Sức mạnh: không có phần nào có thể di chuyển. Tính năng lượng: các phiên bản đồ họa có thể được tạo ra bởi các chất lỏng, mạch điện tử có thể được yêu cầu mạch và mạch điện mềm.
  • Máy phát điện điện Elictro) dùng nam châm trượt bên trong cuộn dây. Với mỗi bước, nam châm di chuyển tương quan với cuộn dây, tạo ra dòng điện. Những máy phát điện này có thể tạo ra cấp điện cao hơn [10–100 mW] nhưng tăng cân và số lượng. Một số thiết kế sử dụng một dây leo hoặc một đường dẫn để ghi lại cả hai chân và ngón chân. Độ mạnh: yếu kém mạnh, mạnh, có khả năng ngăn chặn kỹ thuật: có thể mặc quần áo hoặc gây khó chịu.
  • Nhà sản xuất điện tử đa năng (TIẾNG điện tử nano) [TIẾNG TIẾNG TIẾNG TIẾNG TIẾNG] dựa vào sự liên lạc và điện từ. Như hai vật liệu chạm vào nhau và tách rời nhau, một bộ phim dựa trên silicone nano và một vải dẫn điện - phụ gia tăng và chảy qua một vòng ngoài. TEMNG có thể được làm mềm, mỏng và linh hoạt, phù hợp với các màng nối chân. Sức mạnh: điện cao, nhiều lựa chọn khác nhau. Tính năng hiện tại: tính bền bỉ được lặp lại dưới sự nén.

Những phương pháp pha lọc

Nhiều nguyên mẫu gần đây kết hợp hai hoặc nhiều phương pháp thu hoạch để bao gồm một loạt các vận động và áp suất chân rộng hơn. Chẳng hạn, một chiếc giày có thể dùng một dây cắm điện từ bánh để cắt gót chân (mà cung cấp lực cao) và một TEM ở giữa cho chuyển động. Kết hợp kết hợp có thể vượt quá 30 mW, đủ để duy trì một bộ cảm biến IoT nhỏ mà không cần pin chính.

Những ứng dụng và gương mẫu thật sự trên thế giới

Một ví dụ nổi bật là [FLT: 0] [FLT: 1], một người khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động khởi động và insoles với máy phát điện từ. Một mẫu điện từ có thể nạp pin điện từ (FLTT: 50 phần trăm sau tám giờ đi bộ. Một ví dụ khác là [FLT: 2] [FLT:] [FL: 1] [FL:] [FL:] [FL] [FL],],] của năng lượng điện, ban đầu được thiết kế cho các nhân viên quân sự, sử dụng một máy phát điện từ đầu gối, nhưng được truyền cảm hứng bởi giày của các nhà nghiên cứu của Đại học Wisconsin.

Ngoài những người tiêu dùng, giày dép thông minh có thể sử dụng thực tế ở những vùng xa xôi hoặc những người làm ruộng không có quyền lực, một bộ khởi động tự nạp điện có thể giữ một bộ đàm, đèn pin, hoặc bộ cảm biến y tế chạy trong các ca làm việc dài.

Lợi ích của việc thu hoạch năng lượng bằng giày dép

  • , tắt điện ) – giảm sự phụ thuộc vào pin và nhu cầu tìm ổ cắm. Đối với người đi bộ hàng ngày hoặc người leo núi, việc dùng giày để sạc khi đi từng bước là điều quan trọng.
  • Tác động của pin ) – ít pin dùng một lần có nghĩa là ít chất thải độc hại hơn. Nếu nhiều người nhận dạng, giày dép động cơ có thể cắt giảm hàng triệu bộ ắc quy alkaline mỗi năm. Hơn nữa, năng lượng thu hoạch không làm tăng lượng thải cacbon trong thế hệ.
  • Động cơ và sức khỏe ) — người dùng biết rõ các bước của mình có thể tạo ra sức mạnh hữu dụng để đi bộ nhiều hơn.
  • Hợp nhất với các bộ có thể mặc ) – Năng lượng chia sẻ giày có thể phục vụ như là nguồn năng lượng liên tục cho mạng lưới cơ thể: đồng hồ, băng cá nhân, đeo kính AR hoặc cấy ghép y tế. Việc này loại bỏ nhu cầu cáp điện đa sạc và giảm thời gian thiết bị.

Những thử thách và giới hạn

Bất kể lời hứa rõ ràng, động năng thu hoạch giày dép đối mặt với nhiều trở ngại.

  • Mật độ ) – chuyển động của con người cung cấp 1–10 W của năng lượng cơ học, nhưng các máy gặt chỉ thu được một phần nhỏ. Để sạc điện thoại thông minh (10 ắc quy) trong một ngày, một chiếc giày cần phải cung cấp ~400 mW/một cách trung bình trên các kết quả thực tế (10–50 mW cho hầu hết các nguyên mẫu). Vì bây giờ, năng lượng thu hoạch thích hợp nhất cho thiết bị điện thoại năng lượng thấp hay mẹo điện thoại.
  • Khả năng và sự an ủi ) – Giày thường được uốn cong, ẩm, nhiệt độ và đất.
  • Cost – Việc kết hợp máy thu hoạch với bộ quản lý điện tử tăng chi phí sản xuất. Giày hiện tại tốn hàng trăm đô la cho mỗi cặp. Việc sản xuất hàng loạt và thiết kế đơn giản hơn có thể giảm giá xuống mức bình thường, nhưng đến được điểm đó đòi hỏi sự đầu tư trong quy mô sản xuất.
  • Người dùng chấp nhận ) – Các thành phần phụ có thể làm giày hơi nặng hơn hoặc cứng hơn, ảnh hưởng đến sự thoải mái. Nhiều người mặc có thể không sẵn sàng từ bỏ cảm giác tự nhiên đi bộ để nạp điện. Việc thiết kế bộ thu hoạch hầu như vô hình và trọng lượng là một mục tiêu đang tiếp diễn.

Hướng tương lai

Nghiên cứu và phát triển tiếp tục ở nhiều mặt trận để vượt qua những rào cản này.

  • Vật liệu cao cấp – Các chất liệu dùng để kiểm tra chất dẻo bánh mới (v.g., polyurea, PVDFTrFFE) cung cấp sự linh hoạt và mệt mỏi. Nguyên liệu Tribo điện với mật độ nạp cao và tính chất tự cải thiện tự nhiên đang được thử nghiệm. graphene và các vật liệu 2D khác có thể hiệu lực gần các bộ thu hoạch siêu hiệu quả của người dùng.
  • Các mạch quản lý lưu động ) – chuyển đổi các tín hiệu cực điện cực nhanh sang kết quả điện áp ổn định trên 3 V, khiến chúng có thể hoạt động hiệu quả để nạp điện cực.
  • Trí thông minh nghệ thuật để dự đoán năng lượng ) – Mô hình máy học phân tích kiểu dáng gait có thể dự đoán khi nào các bước năng lượng cao đang đến (v.g., chạy vs. đi chậm) và điều chỉnh khả năng lưu trữ để tối đa hóa hiệu suất.
  • Sự kết hợp với vải và kho năng lượng ) – Thế hệ kế tiếp của những chiếc giày có thể dệt thẳng lên trên, dùng những sợi sợi sợi sợi có tính dẫn điện và những sợi siêu điện có thể được điều chỉnh để tạo thành lớp cấu trúc. Cách tiếp cận này có thể loại bỏ các mô-đun lớn và tạo ra toàn bộ phần của hệ thống năng lượng.
  • Giao thức sạc đứng chờ ) – Công ty phụ trách công nghệ đang khám phá một “bộ máy điện tử tiện ích cho phép bất kỳ động cơ nào dùng dây giày để gắn kết với thiết bị điện không dây (SN hoặc một tiêu chuẩn thấp năng lượng). Điều này sẽ mở rộng sự tương tác và tăng tốc cho phép tiếp nhận.

Các nghiên cứu bên ngoài các tài liệu mới đây về đột phá trong TEM và bộ máy sinh học lai và báo cáo công nghệ có thể mặc [FLT:] [FLT:] các tài liệu mới đây [FLT:] các tài liệu đột phá bằng cách chuyển động TEMs và bộ máy sinh học lai, trong khi các nhóm công nghiệp như [FLT:] [FTTTTT] báo cáo [FTTTTTT] về [FTTTT] về công nghệ có khả năng mặc [FTLTLT] [FTLTLT] [FLLC] tiến bộ thử nghiệm] và [FLLLLL] cung cấp các nguyên mẫu thử nghiệm trong trường hợp thử nghiệm.

Kết luận

Việc thu năng lượng bằng việc thu hoạch chân thông minh đã phát triển từ một sự tò mò phòng thí nghiệm thành một công nghệ có thể tiếp tục hoạt động được để nạp năng lượng cho các thiết bị có thể tiếp tục hoạt động. bằng cách nắm lấy năng lượng cơ khí của mỗi bước và chuyển đổi nhanh chóng trong các vật liệu, thiết kế mạch điện và sản xuất đang đóng lại khoảng trống trong vòng 5 đến 10 năm tới, chúng ta có thể mong đợi rằng những chiếc giày có thể tự sử dụng được để tiếp cận với người tiêu dùng và những chuyên gia khác nhau một bước tiến gần hơn đến một thế giới của chúng ta là những thiết bị đi bộ đơn giản của chúng ta.