Сбор энергии (EH) - многообещающий метод создания датчиков IoT с автономным питанием. Используя энергию из окружающей среды, такую ​​как вибрация, создаваемая движущимися объектами, датчики могут генерировать электричество для собственного питания, тем самым устраняя необходимость во внешних источниках питания или замене батарей.

Группа исследователей под руководством Университета Тохоку разработала новое устройство для выработки энергии, объединив пьезоэлектрические композиты с полимером, армированным углеродным волокном (CFRP), широко используемым материалом, который является одновременно легким и прочным. Новое устройство преобразует вибрации окружающей среды в электричество, обеспечивая эффективное и надежное средство для датчиков с автономным питанием.

Новое устройство сбора энергии состоит из углепластика, который служит как электродом, так и армирующей подложкой. Электрод из углепластика обеспечивает превосходную электропроводность и улучшает механические характеристики коллектора энергии, тем самым обеспечивая стабильный выход электроэнергии во время резонанса. Пьезоэлектрический композит состоит из наночастиц ниобата калия-натрия (KNN), смешанных с эпоксидной смолой.

Испытания и моделирование показали, что пьезоэлектрический сборщик энергии (C-PVEH), усиленный углепластиком, может сохранять высокую производительность даже после того, как его согнули более 100 000 раз. Он оказался способным накапливать вырабатываемую электроэнергию и питать светодиодные фонари. Кроме того, он превосходил другие полимерные композиты на основе KNN по плотности выходной энергии.

Данная технология демонстрирует большой потенциал применения для питания систем беспроводной связи, что свидетельствует о значительном прогрессе в области датчиков IoT с автономным питанием.