Vooruitgang in piezo-elektrische composieten maakt benutting en interpretatie van kinetische energie mogelijk

In een vorig artikel bespraken we piezo-elektrische materialen, die onder het grote publiek nog steeds in duisternis gehuld blijven ondanks hun brede gebruik in diverse industrieën. Achter de schermen is dit echter niet het geval, aangezien wetenschappers hard werken aan de ontwikkeling van nieuwe en steeds efficiëntere piezo-elektrische composieten die op het punt staan nieuwe toepassingen mogelijk te maken waarbij kinetische energie moet worden benut en gemonitord.

Dit werd onlangs benadrukt in een paper gepubliceerd in de Wiley Online Library, waarin de ontwikkeling en integratie van een flexibel piezo-elektrisch composiet in sportuitrusting werd beschreven met als doel batterijvrije sensoren te bieden die impact, stappen en meer monitoren. Het composiet werd succesvol ontwikkeld met behulp van unidirectionele koolstofvezels, die werden gebruikt als versterking om het piezo-elektrische materiaal de benodigde duurzaamheid voor toepassingen in de echte wereld te geven.

Een opfrisser

Naarmate ons begrip van materiaalkunde toeneemt, groeit ook het potentieel van materialen met piezo-elektrische eigenschappen. Met dat in gedachten een opfrisser over hoe piezo-elektrische materialen kunnen werken. Het volgende is een fragment uit een eerder artikel van ons over deze nuttige stoffen.

Piezo-elektrische materialen stellen ons in staat kinetische energie te benutten door kracht om te zetten in een elektrische lading. Voor het eerst gedefinieerd door de gebroeders Curie in 1880, is piezo-elektriciteit een fundamenteel principe geworden dat in moderne technologie wordt benut.

Piezo-elektriciteit verwijst naar het vermogen van een stof om een elektrische lading te produceren wanneer mechanische spanning wordt aangelegd. Deze elektrische lading ontstaat door gedwongen asymmetrie. In piezo-elektrische materialen worden positieve en negatieve ladingen van elkaar gescheiden, terwijl ze in een symmetrisch patroon uitgelijnd blijven. Wanneer mechanische spanning op de stof wordt uitgeoefend, gaat deze symmetrie verloren, wat leidt tot de productie van een elektrische lading.

PVDF beta-fase.

Een andere unieke eigenschap van de materialen is de willekeurige aard en aanwezigheid van Weiss-domeinen (magnetisch georiënteerd zonder externe magnetische invloed).

Later werd ontdekt dat dezezelfde materialen een directe inverse eigenschap ten opzichte van het elektrische effect vertoonden. Er werd vastgesteld dat wanneer een elektrische lading op het materiaal wordt aangelegd, er herhaalbare mechanische vervorming in het materiaal optreedt. Deze ontdekking gaf deze materialen grote bruikbaarheid, aangezien het hun potentiële toepassingsgebieden praktisch verdubbelde.

Op CES 2024

DeRUCCI Group introduceerde een nieuwe lijn slaapgezondheidstechnologieën, waaronder slimme matrassen en diverse andere slimme Internet of Things (IoT)-oplossingen ontworpen voor gezonder slapen. Deze matrassen bevatten geavanceerde functies zoals AI slaap-/gezondheidsensoren en luchtondersteuningsunits met piezo-elektrische keramische sensoren, die, samen met geavanceerde AI slaapmonitoring, automatische aanpassingen van hoogte en stevigheid mogelijk maken.

Goertek Inc. maakte ook indruk met een divers assortiment producten op het evenement. Onder hun aanbod bevonden zich vooruitgangen in auto‑elektronica, waaronder een console in het voertuig die piezo-elektrische tactiele feedbacktechnologie integreert. Deze innovatie vormt een stap vooruit in het verbeteren van de interactieve ervaring in voertuigen.

Boreas Technologies toonde een innovatief product op het gebied van robotica, specifiek de “Boréas Solid-State Piezo Haptic Buttons”. Dit product wordt beschreven als een significante vooruitgang in haptische technologie, waarbij piezo-elektrische materialen worden gebruikt om een meer tastbare en responsieve gebruikerservaring te creëren.

Deze producten benadrukken de veelzijdige aard van piezo-elektrische materialen in verschillende sectoren, en tonen hun groeiende belang aan bij de ontwikkeling van slimme, responsieve technologieën.