Energia dai movimenti naturali quotidiani

Il nuovo approccio è basato sulla raccolta di energia e sul processo di conversione di una forma di energia, come il movimento, in un'altra forma di energia, in questo caso l'elettricità. Le strategie variano dallo sviluppo di parchi eolici all'utilizzo delle vibrazioni prodotte da persone che camminano su piccoli dispositivi elettronici. Anche se il movimento è una fonte abbondante di energia, i dispositivi usati, detti "lineari" eseguono solo una stretta banda di frequenze. Questi possono funzionare bene, per esempio, se il carattere del moto è abbastanza costante, come ad esempio la cadenza di una persona che cammina. Il dispositivo ideale sarebbe uno in grado di convertire una serie di vibrazioni invece di una semplice banda ristretta ha ipotizzato Samuel Stanton, studente della Duke's Pratt School of Engineering, lavorando nel laboratorio di Brian Mann, assistente professore di ingegneria meccanica e dei materiali scienze. Il team, ha pubblicato i risultati dei propri esperimenti sulla rivista Applied Physics Letters.
La natura non funziona in una singola frequenza, così abbiamo deciso di tentare con un dispositivo che potrebbe funzionare in un ampio intervallo di frequenze. Utilizzando i magneti per sintonizzarsi sulla larghezza di banda del dispositivo sperimentale, abbiamo potuto verificare in laboratorio che questo nuovo approccio non lineare può performare i convenzionali dispositivi lineari, ha spiegato Stanton.
Anche se il dispositivo può sembrare semplice, è stato in grado di dimostrare le teorie del team su piccola scala. Fondamentalmente è un piccolo scalino di diversi centimetri di lunghezza e di un centimetro di larghezza, con un magnete che interagisce con i magneti nelle vicinanze. La base è fatta di un materiale piezoelettrico, che ha la proprietà unica di rilascio di tensione elettrica quando è tesa.
La chiave per il nuovo approccio è stata la necessità di avere magneti mobili di poli opposti su entrambi i lati del magnete, alla fine dello scalino. Modificando la distanza dei magneti mobili, i ricercatori sono stati in grado di ottimizzare le interazioni del sistema con l'ambiente, e quindi produrre energia elettrica in un più ampio spettro di frequenze.
Questi sistemi non lineari sono autosufficienti, in modo che siano l'ideale per qualsiasi dispositivo elettrico che ha bisogno di batterie ed è in una posizione che è di difficile accesso. Ad esempio, il movimento che si produce camminando è in grado di fornire energia elettrica sufficiente per alimentare un dispositivo impiantato, come ad esempio un pacemaker o un defibrillatore cardiaco. Su una scala più ampia, i sensori per l'ambiente o veicolo spaziale potrebbe essere alimentati dalle vibrazioni naturali di tutti i giorni intorno a loro.