211service.com
Šie zābaki tika izgatavoti enerģijas ģenerēšanai
Džeimss Vimsērsts bija 19. gadsimta inženieris un izgudrotājs, kurš izstrādāja aizraujošu iekārtu augsta sprieguma ģenerēšanai. Mašīna, kas tagad nes viņa vārdu, sastāv no diviem pretēji rotējošiem diskiem, kas aprīkoti ar metāla ielāpiem.
Diski saskaras ar divām metāla sukām, kas savienotas ar metāla sfēru pāri, kas atdalītas ar nelielu atstarpi. Birstes uzņem lādiņu no diskiem, kas balstās uz sfērām tā, ka galu galā spraugā starp tām pārlec dzirkstele. Mehānisms, kas uzlādē sfēras, ir elektriskā indukcija, kas pastiprina jebkuru nelielu lādiņu uz metāla ielāpiem.
19. gadsimtā un 20. gadsimta sākumā fiziķi un inženieri izmantoja Vimsērstas iekārtas un līdzīgas ierīces, lai darbinātu rentgena iekārtas un pat daļiņu paātrinātājus. Taču mūsdienās šīs mašīnas ir reti sastopamas, tās izmanto tikai zinātnes muzejos un klasēs, lai demonstrētu elektrostatikas principus.
Šodien tas varētu mainīties, pateicoties Maria Napoli un kolēģu darbam Kalifornijas Universitātē Santa Barbarā, kuri ir no jauna izgudrojuši Vimšērstas mašīnu 21. gadsimtam. Šie ļaudis ir izveidojuši mikrofluidisku versiju, kas var iegūt enerģiju no vides un pārvērst to izmantojamā jaudā.
Jaunajā ierīcē dzīvsudraba pilieni eļļā plūst caur kanālu, kas izgriezts PDMS (polidimetilsiloksāna) plastmasas loksnē. Kanāls nes dzīvsudraba pilienus viens otram pretējos virzienos, tāpat kā pretēji rotējošie diski parastajā Vimsērstas iekārtā.
Mikrofluidiskajā kanālā iestrādātie elektrodi noņem lādiņu, kad tas uzkrājas. Bet tā vietā, lai radītu dzirksteles, šo lādiņu var izmantot kā jaudu. Napoli un citi aprēķina, ka centimetru mēroga ķēde ar tikai 300 mikrometru platiem kanāliem, dzīvsudraba pilieniem plūstot ar ātrumu 10 milimetri sekundē, varētu radīt aptuveni 12 mikrovatus jaudu.
Komanda ir izveidojusi principu pierādījuma ierīci, lai pārbaudītu ideju. Mikrofluidiskā Vimsērstas iekārta sastāv no tikai piecus centimetrus gara galvenā kanāla, kas pārvadā dažus kubikmilimetrus dzīvsudraba. Tas ģenerē nelielu daļu no teorētiskās maksimālās jaudas — tikai četrus nanovatus.
Bet tas komandu netraucē. Mikrofluidika ļauj veikt virkni uzlabojumu, kas nav iespējami ar cietvielu ierīcēm, piemēram, mainīt kanālu platumu un atdalīšanu un labāk kontrolēt pilienu izmēru un sadalījumu.
Aprēķini liecina, ka vienkāršiem ģeometrijas uzlabojumiem jāspēj palielināt vienkanāla ierīces izejas jaudu līdz pat trim kārtām.
Turklāt vairākus kanālus var viegli darbināt virknē vai paralēli, lai radītu vēl vairāk enerģijas. Un liela šāda veida mikrofluidiskās ierīces priekšrocība salīdzinājumā ar citiem enerģijas savācējiem ir tā, ka tai nav jādarbojas ar rezonanses frekvenci.
Napoli un kolēģi pēta šāda veida ierīču potenciālo jaudu, ko darbina diafragmas sūknis zābaka papēžā. Pieņemot, ka cilvēks var staigāt ar ātrumu viens solis sekundē, sūknis divu centimetru diametrā varētu nodrošināt pietiekamu plūsmu 250 paralēliem mikrofluidiskajiem kanāliem, kas kopā radītu aptuveni 10 milivatus, saka Napoli un citi.
Tas ir aptuveni pietiekami, lai darbinātu lāzeru DVD diskdzinī, un daudzsološs daudzums dažādām zema enerģijas patēriņa sakaru ierīcēm un sensoriem, kas pašlaik tiek izstrādāti.
Tādējādi ir pamatots iemesls gaidīt, ka mūsu prototipa ierīces paplašinātā versija varētu būt pārnēsājama, praktiska un pietiekami jaudīga dažādiem enerģijas ieguves mērķiem, viņi secina.
Protams, priekšā ir izaicinājumi. Svarīgs jautājums ir par šādas ierīces izturību, ņemot vērā to, cik spēcīgi zābaki to dzīves laikā piedzīvo. Bet tas ir attīstības jautājums, pie kura komanda var strādāt.
Iespējams, nepaies ilgs laiks, kad labākais veids, kā uzlādēt tālruni, būs pievilkt sūkņus un doties skriet. Vimsērsta noteikti būtu pārsteigta.
Atsauce: arxiv.org/abs/1803.02454 : Enerģijas ieguve ar šķidro metālu mikrofluidiskās ietekmes iekārtu