Новая технология позволит генерировать энергию при касании сенсора

Новая технология, разработанная исследователями из Пенсильванского университета, позволит в следующем поколении электронных мобильных гаджетов генерировать до 40 % электрической энергии, которая будет использована для увеличения автономности их работы.

Исследования американских ученых были частично финансированы компанией Samsung  – южнокорейским электронным гигантом, работающим как раз-таки в области создания мобильных устройств. Естественно, что имея прямой интерес к созданию более эффективных и более автономных смартфонов и планшетов, Samsung заинтересован в положительном исходе и конкретных результатах от подобных разработок.

Суть новой разработки состоит в использовании касаний пальцем или специальным стилусом сенсорного дисплея смартфона и преобразовании кинетической энергии этих касаний в электрическую.

Устройства, которые используют пьезоэлектрики для выработки электричества и последующей зарядки мобильных устройств – не такая уж диковинка в области электроники. Правда это по большей части самостоятельные преобразователи, используемые как альтернативные традиционным зарядкам. Кроме того наиболее эффективно они работают при достаточно высоких частотах механических колебаний. В нашем же случае частота касаний дисплея крайне низкая – порядка десятых частей герца (одно касание за десять и более секунд).

Новая же разработка ученых из Пенсильванского университета представляет собой интегрированный в сенсорный дисплей электрогенератор. Для его воплощения в жизнь исследователям пришлось создать совершенно новый электронный компонент – гибкий органический ионный диод.

Новый компонент состоит из двух нанокомпозитных электродов, содержащих противоположно заряженные ионы. Между электродами располагается поликарбонатная мембрана, разделяющая их как диэлектрик. Сами электроды представляют собой полимерные матрицы, наполненные углеродными нанотрубками, переплетенные при помощи специальной ионо содержащей жидкости. Нанотрубки в данном случае используются для повышения электрической проводимости и механической прочности электродов.

Работает новый генератор следующим образом. При нажатии на него пальцем или стилусом ионы диффундируют (перемещаются) через мембрану, создавая непрерывный поток заряженных частиц. В свою очередь противоположный по заряду поток ионов противодействует созданному до тех пор пока система снова не уравновесится. И так каждый раз при нажатии на структуру.

В процессе работы возникает поток заряженных частиц – не что иное как электрический ток. Причем система работает на очень низких частотах – порядка одной десятой Герца (0,1 Гц), что вполне соответствует частоте касаний сенсорного дисплея пользователем смартфона.

В чем «фишка» данной разработки? Она в том, чтобы эффективно использовать низкочастотные механические колебания (касания) для генерации электрической энергии. Исследования показали, что пиковая электрическая мощность нового преобразователя на низкой частоте вполне соответствует мощности пьезоэлектрического преобразователя на высоких частотах. Чего собственно и добивались разработчики.

В будущем новый преобразователь можно будет сделать практически прозрачным и тем самым использовать вместе с традиционным емкостным сенсором в дисплее смартфона или планшетного ПК.

Источник информации: Университет штата Пенсильвания (http://news.psu.edu/)