Framsteg i piezoelektriska kompositer möjliggör utnyttjande och tolkning av kinetisk energi

I en tidigare artikel diskuterade vi piezoelektriska material, som förblir dolda i mörkret för allmänheten trots att de är allmänt använda inom olika industrier. Bakom kulisserna är detta inte fallet, eftersom forskare arbetar intensivt med att utveckla nya och allt mer effektiva piezoelektriska kompositer som står på tröskeln till att öppna upp nya tillämpningar där kinetisk energi måste utnyttjas och övervakas.

Detta framhölls nyligen i en artikel publicerad i Wiley Online Library, som presenterade utvecklingen och integrationen av ett flexibelt piezoelektriskt komposit i sportutrustning i syfte att erbjuda batterifria sensorer som övervakar stötar, steg och mer. Kompositen utvecklades framgångsrikt med hjälp av unidirektionella kolfibrer, som användes som förstärkning för att ge det piezoelektriska materialet den nödvändiga hållbarheten för verkliga tillämpningar.

En påminnelse

Allteftersom vår förståelse för materialvetenskap fortsätter att öka, ökar också potentialen hos material som har piezoelektriska egenskaper. Med detta i åtanke, en påminnelse om hur piezoelektriska material kan fungera. Följande är ett utdrag från en tidigare artikel av oss som tittar på dessa användbara ämnen.

Piezoelektriska material gör det möjligt för oss att utnyttja kinetisk energi genom att omvandla kraft till en elektrisk laddning. Först definierade av Curie-bröderna 1880 har piezoelektricitet blivit en grundläggande princip som utnyttjas i modern teknik.

Piezoelektricitet avser ett ämnes förmåga att producera en elektrisk laddning när mekanisk stress appliceras. Denna elektriska laddning genereras genom påtvingad asymmetri. I piezoelektriska material separeras positiva och negativa laddningar från varandra, samtidigt som de förblir i ett symmetriskt mönster. När mekanisk stress appliceras på ämnet förloras denna symmetri, vilket resulterar i produktionen av en elektrisk laddning.

PVDF beta-fas.

En annan unik egenskap hos materialen är den slumpmässiga naturen och närvaron av Weiss-domäner (magnetiskt orienterade utan extern magnetisk påverkan).

Det upptäcktes senare att dessa samma material uppvisade en direkt omvänd egenskap till den elektriska effekten. Det visade sig att om en elektrisk laddning applicerades på materialet, skulle en repeterbar mekanisk deformation ske i materialet. Denna upptäckt gav stor nytta för sådana material, eftersom den i praktiken fördubblade deras potentiella användningsområden.

På CES 2024

DeRUCCI Group introducerade en ny serie av sömnhälsoteknologier, inklusive smarta madrasser och olika andra smarta Internet of Things (IoT)-lösningar utformade för en hälsosammare sömn. Dessa madrasser innehåller avancerade funktioner såsom AI-sömn-/hälsosensorer och luftstödsenheter med piezoelektriska keramiska sensorer, som tillsammans med avancerad AI-sömnovervakning möjliggör automatiska justeringar av höjd och fasthet.

Goertek Inc. gjorde också avtryck med ett brett sortiment av produkter på evenemanget. Bland deras erbjudanden fanns framsteg inom fordons­elektronik, inklusive en mittkonsol i fordonet som integrerar piezoelektrisk taktil återkopplingsteknik. Denna innovation representerar ett steg framåt i att förbättra den interaktiva upplevelsen i fordon.

Boreas Technologies presenterade en innovativ produkt inom robotik, specifikt deras “Boréas Solid-State Piezo Haptic Buttons”. Produkten beskrivs som ett betydande framsteg inom haptisk teknik, som använder piezoelektriska material för att skapa en mer taktil och responsiv användarupplevelse.

Dessa produkter belyser den mångsidiga naturen hos piezoelektriska material över olika sektorer, vilket visar deras växande betydelse i utvecklingen av smarta, responsiva teknologier.