Un pequeño dispositivo de recolección de energía que puede transformar sutiles vibraciones mecánicas en energía eléctrica podría usarse para alimentar sensores y actuadores inalámbricos para su uso en cualquier cosa, desde monitoreo de temperatura y ocupación en entornos inteligentes, hasta biosensores dentro del cuerpo humano
En una investigación publicada recientemente en línea en Revista de Micromecánica y Microingeniería , los ingenieros del Instituto Politécnico Rensselaer desarrollaron un modelo predictivo para dicho dispositivo, que permitirá a los investigadores comprender y optimizar mejor sus funcionalidades.
"Tarde o temprano, estas cosechadoras reemplazarán las baterías, lo que reducirá los costos asociados de mantenimiento y residuos peligrosos para el medio ambiente", dijo Diana-Andra Borca-Tasciuc, profesora de ingeniería mecánica, aeroespacial y nuclear en Rensselaer, quien dirigió este esfuerzo de investigación.
A ella se unieron John Tichy, profesor de ingeniería mecánica, aeroespacial y nuclear en Rensselaer, y Jinglun Li, un estudiante graduado en ingeniería mecánica que diseñó el modelo.
Este trabajo más reciente se basa en la investigación que el laboratorio de Borca-Tasciuc publicó en el Revista de Micromecánica y Microingeniería en 2016. En ese momento, el equipo creó y probó un dispositivo de recolección de energía hecho de silicio tanto en el laboratorio como en un conducto HVAC vibrante. El dispositivo pudo convertir la energía mecánica en electricidad, como se esperaba, pero en ese momento, el equipo no pudo explicar completamente sus resultados experimentales, que superaron las expectativas. Este nuevo modelo responde a esas preguntas y permitirá a los investigadores optimizar el dispositivo para generar más energía.
Un hallazgo clave, dijo Borca-Tasciuc, fue cuando Li se dio cuenta de que partes del dispositivo se deforman después de un impacto mecánico, que es provocado por vibraciones. Luego, Li creó un modelo predictivo usando una serie de ecuaciones que representan la dinámica del dispositivo.modelando su masa junto con el movimiento de una serie de resortes. Estas ecuaciones de movimiento fueron críticas para determinar cómo el movimiento vibratorio se traduce en voltaje. Según este documento, las predicciones mostradas por el modelo eran consistentes con los resultados experimentales que el equipo reunió previamente.
"Este modelo sentó una base sólida para el estudio paramétrico y ayuda a ampliar los límites de la potencia de salida a través de la optimización del diseño", dijo Li. "El dispositivo de alta potencia desarrollado por nuestro grupo, junto con su modelo analítico preciso, es un avancede recolección de energía y permitirá un suministro de energía verde autónomo basado en silicio a microescala en un futuro cercano ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer . Original escrito por Torie Wells. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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