I progressi nei compositi piezoelettrici consentono di sfruttare e interpretare l’energia cinetica

In un articolo precedente, abbiamo discusso dei materiali piezoelettrici, che rimangono avvolti nell’oscurità tra il pubblico generale nonostante siano ampiamente utilizzati in vari settori.  Dietro le quinte, la situazione è diversa, poiché gli scienziati continuano a lavorare allo sviluppo di nuovi e sempre più efficienti compositi piezoelettrici che sono sul punto di aprire nuove applicazioni in cui l’energia cinetica deve essere catturata e monitorata.

Questo è stato recentemente evidenziato in un articolo pubblicato nella Wiley Online Library, che ha mostrato lo sviluppo e l’integrazione di un composito piezoelettrico flessibile in attrezzature sportive con lo scopo di offrire sensori senza batteria che monitorano impatti, passi e altro.  Il composito è stato sviluppato con successo mediante l’uso di fibre di carbonio unidirezionali, impiegate come rinforzo per conferire al materiale piezoelettrico la necessaria durabilità per applicazioni nel mondo reale.

Un Ripasso

Man mano che la nostra comprensione della scienza dei materiali continua a crescere, aumenta anche il potenziale dei materiali che vantano proprietà piezoelettriche.  Con questo in mente, un ripasso su come i materiali piezoelettrici possono funzionare.  Di seguito è riportato un estratto da un nostro precedente articolo che esamina queste sostanze utili.

I materiali piezoelettrici ci permettono di sfruttare l’energia cinetica, trasformando la forza in una carica elettrica.  Definiti per la prima volta dai fratelli Curie nel 1880, la piezoelettricità è diventata un principio fondamentale sfruttato nella tecnologia moderna.

La piezoelettricità si riferisce alla capacità di una sostanza di produrre una carica elettrica quando viene applicato uno stress meccanico. Questa carica elettrica è generata da un’asimmetria forzata.  Nei materiali piezoelettrici, le cariche positive e negative si separano tra loro, mantenendo un allineamento in uno schema simmetrico.  Quando lo stress meccanico è applicato alla sostanza, questa simmetria viene persa, risultando nella produzione di una carica elettrica.

Fase beta PVDF.

Un’altra proprietà unica dei materiali è la natura casuale e la presenza dei domini di Weiss (orientati magneticamente senza influenza magnetica esterna).

È stato successivamente scoperto che questi stessi materiali dimostrano una proprietà inversa diretta rispetto all’effetto elettrico. È stato riscontrato che, se una carica elettrica viene applicata al materiale, si verifica una deformazione meccanica ripetibile all’interno del materiale. Questa scoperta ha conferito grande utilità a tali materiali, poiché ha essenzialmente raddoppiato i loro potenziali casi d’uso.

Presenza al CES 2024

DeRUCCI Group ha introdotto una nuova linea di tecnologie per la salute del sonno, inclusi materassi intelligenti e varie altre soluzioni IoT (Internet of Things) progettate per un sonno più sano.  Questi materassi incorporano funzionalità avanzate come sensori AI per il sonno/salute e unità di supporto d’aria con sensori ceramici piezoelettrici, i quali, insieme al monitoraggio avanzato del sonno basato su AI, consentono regolazioni automatiche di altezza e rigidità.

Goertek Inc. ha anche fatto parlare di sé con una gamma diversificata di prodotti all’evento.  Tra le sue offerte vi erano avanzamenti nell’elettronica automobilistica, incluso un console centrale in-vehicle che incorpora la tecnologia di feedback tattile piezoelettrico. Questa innovazione rappresenta un passo avanti nel migliorare l’esperienza interattiva nei veicoli.

Boreas Technologies ha presentato un prodotto innovativo nel campo della robotica, in particolare i suoi “Pulsanti Aptici Piezo a Stato Solido Boréas.”  Questo prodotto è descritto come un significativo avanzamento nella tecnologia aptica, utilizzando materiali piezoelettrici per creare un’esperienza utente più tattile e reattiva.

Questi prodotti evidenziano la natura versatile dei materiali piezoelettrici in diversi settori, dimostrando la loro crescente importanza nello sviluppo di tecnologie intelligenti e reattive.