Гашение вибрации как способ получить электричество

Источник: phys.org

Команда инженеров из института Фраунгофера (Дармштадт, Германия) разработала устройство на основе электроактивных эластомеров, которое способно гасить вибрацию и вырабатывать при этом электричество. Эластомеры используются в машиностроении на протяжении десятилетий — из них изготавливают различные амортизаторы, подшипники и пр. До сих пор эластомерные детали действовали пассивно — вибрации гасились при помощи соударений. Было бы более эффективно, если бы эластомереры могли активно реагировать и противодействовать колебаниям, смещаясь в точном двухтактном режиме. Теоретически, это позволит полностью рассеивать вибрацию. Специалисты из группы Уильяма Каала решили использовать для гашения колебаний особый тип эластомеров, которые начинают вибрировать под действием электромагнитного поля. Они собрали модель размером не больше пачки сигарет, состоящую из 40 тонких слоев эластомера и электродов.

Главная сложность заключалась в разработке эффективной конструкции электродов. Обычно электроды изготавливаются из металла, но этот материал слишком жесткий, и он может препятствовать деформации эластомера. Чтобы решить эту проблему, ученые проделали в электродах микроскопические отверстия. Так что если под действием напряжения эластомер начинает деформироваться, то вещество как бы рассеивается в этих отверстиях. Устройство, получившее название «стек привод» способно вибрировать с амплитудой в несколько десятых долей сантиметра и с частотой несколько колебаний в секунду. Для испытания возможностей устройства г-н Каал подсоединил к нему небольшой механический осциллятор. При включении электрического тока осциллятор начинает сильно вибрировать — наблюдается резонанс с частотой «стека привода».

С другой стороны, устройство способно эффективно поглощать внешние колебания. Если экспериментатор заставляет осциллятор вибрировать (к примеру, ударяя по нему рукой), он быстро успокаивается, когда привод работает в двухтактном режиме. Функционал «стека» может действовать и в обратном направлении. Если подключить к нему электромагнитный генератор, он сможет не только погасить внешние колебания, но и преобразовать их в электрическую энергию. Такие устройства будут полезны для питания температурных и вибрационных датчиков различных инженерных конструкций. Как отмечает г-н Каал, технология изготовления «стека привода» уже сейчас может быть автоматизирована для промышленного производства. Но команде еще предстоит дополнительные испытания на прочность. В конце концов, устройство должно выдержать суровые условия, подобные тем, которые возникают в моторном отсеке автомобиля.