ارسال دیدگاه
امروز: شنبه , ۱۲ مهر , ۱۴۰۴
X
پژوهشگران دانشگاه هنان چین موفق به توسعه‌ی نوعی فیبر سرامیکی جدید شده‌اند که می‌تواند عملکرد نانوژنراتورهای پیزوالکتریک (PENG) را به‌طور چشم‌گیری افزایش دهد. این پیشرفت نه‌تنها خروجی الکتریکی را تا سه برابر تقویت می‌کند، بلکه راه را برای پایش دقیق و خودکار شبکه‌های برق بدون نیاز به باتری هموار می‌سازد.
به‌گزارش منابع خبری، پژوهشگران دانشگاه هنان چین نوعی فیبر سرامیکی جدید توسعه داده‌اند که می‌تواند نانوژنراتورهای پیزوالکتریک (PENG) را بسیار قدرتمندتر کند.
طبق گزارش‌ها، این فناوری جدید قادر است خروجی نانوژنراتورها را تا سه برابر افزایش دهد و امکان پایش دقیق و خودکار شبکه‌های برق را فراهم کند. برای درک بهتر، مواد پیزوالکتریک زمانی که تحت فشار، کشش یا ارتعاش قرار می‌گیرند، برق تولید می‌کنند. نانوژنراتورهای پیزوالکتریک از این اثر برای برداشت مقادیر اندکی انرژی از حرکات مکانیکی مانند ارتعاشات خطوط برق، حرکت انسان یا لرزش ماشین‌آلات استفاده می‌کنند. تیم تحقیقاتی با پوشش‌دادن سرامیک BCZT (باریم–کلسیم–زیرکونیوم–تیتانات) با نانوذرات نقره، فیبرهایی شاخه‌مانند ایجاد کرده‌اند. این فیبرها ساختاری ناهمگن (هتروساختار) تشکیل می‌دهند که به جداسازی و انتقال بهتر بارهای الکتریکی کمک می‌کند.
این ساختار جدید مانند اضافه‌کردن مسیرهای بیشتر برای جریان برق و افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی بار عمل می‌کند. این ماده‌ی نوین از دو جهت عملکرد نانوژنراتورها را بهبود می‌بخشد:
اول، افزایش کارایی قطب، یعنی بارهای الکتریکی درون ماده با نظم بیشتری صف می‌کشند و در نتیجه برق بیشتری تولید می‌شود.دوم، انتقال مؤثرتر بارها؛ زمانی که فیبر تحت فشار قرار می‌گیرد، «سدهای شاتکی» (مرزهای انرژی بین نقره و سرامیک) بارها را به‌درستی هدایت می‌کنند و از پراکندگی آن‌ها جلوگیری می‌شود.
طبق گفته‌های تیم تحقیقاتی، زمانی که این فیبر با پلاستیک PVDF ترکیب شد، نانوژنراتور توانست ۹۶٫۴ ولت و ۱۵٫۵۲ میکروآمپر تولید کند. برای مقایسه، این مقدار حدود ۳ تا ۶ برابر بیشتر از حالتی است که فیبرهای ویژه استفاده نشده باشند. تیم پژوهشی یک سیستم نمونه‌سازی‌شده برای آزمایش این ماده و پایش خطوط انتقال برق ساخت. آن‌ها دریافتند که نانوژنراتور انرژی ارتعاشی را مستقیماً از خود خطوط بدون باتری برداشت می‌کند. اگر این سیستم با مدارهای الکترونیکی، ارتباطات بی‌سیم و یادگیری ماشین ترکیب شود، می‌تواند تشخیص دهد که آیا دستگاه‌های کاهش ارتعاش به‌درستی کار می‌کنند، دچار نقص شده‌اند یا کاملاً از کار افتاده‌اند.
به‌گفته‌ی تیم تحقیقاتی، این سیستم می‌تواند تا ۹۶٪ دقت داشته باشد. این موضوع نشان‌دهنده‌ی پتانسیل بالای این فناوری برای استفاده در حسگرهای هوشمند خودتأمین در شبکه‌های برق است که می‌تواند نگهداری را سریع‌تر، ارزان‌تر و ایمن‌تر کند. البته باید توجه داشت که این پژوهش هنوز در مراحل اولیه قرار دارد. تیم تحقیقاتی باید برخی چالش‌ها را پشت سر بگذارد تا این فناوری در دنیای واقعی قابل‌استفاده شود. برای مثال، باید خروجی الکتریکی را بیشتر افزایش دهند و آن را به‌طور کامل با سیستم‌های الکترونیکی یکپارچه کنند، و اثبات کنند که در شرایط پیچیده‌ی شبکه‌های برق واقعی نیز عملکرد مناسبی دارد.
پروفسور هاووی لو، دانشمند مواد از دانشکده‌ی فیزیک و الکترونیک دانشگاه هنان، می‌گوید:
«این عملکرد الکتریکی عالی برای یکپارچه‌سازی مؤثر با مدارهای مدیریت انرژی و سیستم‌های تشخیص سیگنال در کاربردهای حسگری حیاتی است.»
در نگاه کلان، این گامی مهم در مسیر توسعه‌ی حسگرهای خودتأمین و بدون باتری برای زیرساخت‌های حیاتی مانند شبکه‌های برق محسوب می‌شود. اگر این فناوری مقیاس‌پذیر باشد، می‌تواند منجر به سیستم‌های پایش هوشمندی شود که دیگر نیازی به تعویض مداوم باتری توسط تیم‌های نگهداری ندارند، که از نظر هزینه و قابلیت اطمینان، یک جهش بزرگ خواهد بود.
دانلود آهنگ
طراحی و اجرا :
وین تم
هر گونه کپی برداری از طرح قالب یا مطالب پیگرد قانونی خواهد داشت ، کلیه حقوق این وب سایت متعلق به وب سایت تک فان است
دیدگاهتان را بنویسید