Fremskritt innen piezoelektriske kompositter gjør det mulig å utnytte og tolke kinetisk energi

I en tidligere artikkel diskuterte vi piezoelektriske materialer, som fortsatt er innhyllet i uklarhet blant allmennheten til tross for at de er mye brukt i ulike industrier.  Bak kulissene er dette ikke tilfelle, da forskere jobber hardt med å utvikle nye og stadig mer effektive piezoelektriske kompositter som er på terskelen til å åpne for nye anvendelser hvor kinetisk energi må utnyttes og overvåkes.

This was recently highlighted in a paper published in the Wiley Online Library, which saw the development and integration of a flexible piezoelectric composite into sporting equipment with the purpose of offering battery-free sensors monitoring impacts, steps, and more.  The composite was successfully developed through the use of unidirectional carbon fibers, which were used as a means of reinforcement meant to give the piezoelectric material the necessary durability for real-world applications.

En oppfriskning

Etter hvert som vår forståelse av materialvitenskap fortsetter å øke, gjør også potensialet bak materialer med piezoelektriske egenskaper det.  Med dette i tankene, en oppfriskning om hvordan piezoelektriske materialer kan fungere.  Følgende er et utdrag fra en tidligere artikkel av oss som ser på disse nyttige stoffene.

Piezoelektriske materialer gjør det mulig for oss å utnytte kinetisk energi ved å omdanne kraft til en elektrisk ladning.  Først definert av Curie‑brødrene i 1880, har piezoelektrisitet blitt et grunnleggende prinsipp som utnyttes i moderne teknologi.

Piezoelektrisitet refererer til et stoff sin evne til å produsere en elektrisk ladning når mekanisk stress påføres. Denne elektriske ladningen produseres av tvungen asymmetri.  I piezoelektriske materialer blir positive og negative ladninger separert fra hverandre, mens de forblir justert i et symmetrisk mønster.  Når mekanisk stress påføres stoffet, går denne symmetrien tapt, noe som resulterer i produksjon av en elektrisk ladning.

PVDF beta-fasen.

En annen unik egenskap ved materialene er den tilfeldige naturen og tilstedeværelsen av Weiss‑domener (magnetisk orientert uten ekstern magnetisk påvirkning).

Det ble senere oppdaget at disse samme materialene viste en direkte invers egenskap til den elektriske effekten. Det ble funnet at hvis en elektrisk ladning ble påført materialet, ville repeterbar mekanisk deformasjon oppstå i materialet. Denne oppdagelsen ga stor nytte for slike materialer, da den i hovedsak doblet deres potensielle bruksområder.

På CES 2024

DeRUCCI Group introduserte en ny serie med søvnhelseteknologier, inkludert smarte madrasser og ulike andre smarte Internet of Things (IoT)-løsninger designet for sunnere søvn.  Disse madrassene inneholder avanserte funksjoner som AI‑søvn‑/helse‑sensorer og luftstøtteenheter med piezoelektriske keramiske sensorer, som sammen med avansert AI‑søvnmonitorering gjør det mulig med automatiske høyde‑ og fasthetsjusteringer.

Goertek Inc. gjorde også inntrykk med et variert utvalg av produkter på arrangementet.  Blant deres tilbud var fremskritt innen bil‑elektronikk, inkludert en konsoll i kjøretøyet som integrerer piezoelektrisk taktil tilbakemeldingsteknologi. Denne innovasjonen representerer et skritt fremover i å forbedre den interaktive opplevelsen i kjøretøy.

Boreas Technologies viste frem et innovativt produkt innen robotikk, spesifikt sine «Boréas Solid‑State Piezo Haptic Buttons».  Dette produktet beskrives som et betydelig fremskritt innen haptisk teknologi, som bruker piezoelektriske materialer for å skape en mer taktil og responsiv brukeropplevelse.

Disse produktene fremhever den allsidige naturen til piezoelektriske materialer på tvers av ulike sektorer, og demonstrerer deres økende betydning i utviklingen av smarte, responsive teknologier.