Energihøstende armbånd kan drive bærbar elektronik

(Phys.org) —Forskere har designet et armbånd, der høster biomekanisk energi fra brugerens håndledsbevægelser, som derefter kan konverteres til elektricitet og bruges til at forlænge batteriets levetid for personlig elektronik eller endda fuldt strømforsynet nogle af disse enheder.

Forskerne, Zhiyi Wu og medforfattere ved Chongqing University of Technology og China Academy of Engineering Physics i Sichuan, har udgivet et papir om energi-høstende armbånd i et nyligt nummer af Anvendt fysik bogstaver .

"Armbåndet til energihøstning kan potentielt bruges til at hjælpe aktivitetsmålere, smarture, og endda nogle sundhedsovervågningsapplikationer, "Fortalte Wu Phys.org .

Armbåndet fungerer på grund af elektromagnetisk induktion, hvor interaktionen mellem et bevægende magnetfelt og en elektrisk leder genererer en spænding. Inde i armbåndets ydre skal, elektrisk ledende kobberspiraler snor sig omkring en indre skal. Inde i denne indre skal er to bevægelige magneter, der roterer rundt om armbåndet som reaktion på brugerens håndled. Når magneterne bevæger sig gennem kobberspiralerne, de genererer en spænding på grund af elektromagnetisk induktion.

Forskerne forklarer, at ifølge Faradays lov, mængden af ​​genereret spænding er proportional med antallet af gange, magneterne roterer rundt om armbåndet. Så jo hurtigere bevægelse, jo større effekt genereres af armbåndet. Test viste, at magneterne kan bevæge sig med en gennemsnitlig rotationshastighed på mellem 100 og 300 omdrejninger pr. Minut, afhængig af typen og intensiteten af ​​håndledsbevægelserne. Forskerne viste også, at fra et enkelt ryst af håndleddet, armbåndet kan oplade en lille kondensator til cirka 1 volt på en brøkdel af et sekund og generere en gennemsnitlig effekt på mere end 1 milliwatt.

En af fordelene ved armbåndsdesignet er dets symmetri, som gør det muligt at transformere bevægelse i enhver retning til roterende bevægelse af de bevægelige magneter, og kræver heller ikke, at magneterne er i en bestemt udgangsposition. Andre typer elektromagnetiske energihøstere, såsom dem i form af rør eller flade genstande, har begrænsede frihedsgrader og arbejder kun i visse retninger.

"Den største fordel ved armbåndet er, at det kan transformere translationel bevægelse i enhver retning til rotationsbevægelse, startende fra enhver startposition af magneterne, "Sagde Wu.

I fremtiden, forskerne planlægger at undersøge flere forskellige områder. En idé er at bruge en cirkulær magnetiseringsmagnet til at fremstille magneterne. De vil også yderligere reducere friktion i armbåndet og indføre triboelektrisk energi-høstteknologi for at udnytte den resterende friktion.

© 2017 Phys.org