KRISS Desenvolve Metamaterial para Capturar e Amplificar Micro-Vibrações para Colheita de Energia Aprimorada

Instituto Coreano de Pesquisa de Padrões e Ciência, Daejeon, Coreia do Sul

Metamaterial desenvolvido pelo KRISS. (Imagem: Instituto Coreano de Pesquisa de Padrões e Ciência)

Inovação em Colheita de Energia Vibracional

O Instituto Coreano de Pesquisa de Padrões e Ciência (KRISS) desenvolveu um metamaterial que aprisiona e amplifica micro-vibrações em pequenas áreas. Esta inovação deve aumentar a potência de saída da colheita de energia, que converte energia vibracional desperdiçada em eletricidade, e acelerar sua comercialização.

Colheita de energia refere-se a tecnologia que converte energia desperdiçada na forma de calor, luz e vibração em energia elétrica. Embora a geração de energia solar, que utiliza a luz solar como fonte de energia, seja comumente usada, ela apresenta limitações como saída inconsistente e incapacidade de gerar energia sob certas condições climáticas.

Em contraste, utilizar vibrações onipresentes como fonte de energia permite geração estável de energia sem restrições ambientais circundantes. É por isso que a colheita de energia vibracional continua a ganhar atenção como uma futura fonte de energia para sensores de Internet das Coisas (IoT) que requerem fornecimento constante de energia 24/7 e dispositivos médicos vestíveis que devem medir pressão arterial e níveis de açúcar em tempo real.

Superando Limitações Atuais

Os principais problemas que impedem a colheita de energia vibracional são que ela tem menor potência de saída e custos de produção mais altos, tornando-a uma candidata pobre para aplicação prática. Embora a quantidade de energia produzida seja proporcional à magnitude da vibração colhida, a maioria das vibrações que encontramos na vida diária são minúsculas.

Para superar este problema significativo, numerosos dispositivos de conversão, como elementos piezoelétricos, deveriam ser instalados em múltiplas localizações expostas a vibrações relativamente grandes.

O metamaterial desenvolvido pelo KRISS aprisiona e acumula micro-vibrações dentro de si e as amplifica em mais de 45 vezes. Isso permite a geração de energia elétrica em grande escala relativa ao pequeno número de elementos piezoelétricos utilizados. Ao aplicar colheita vibracional com o metamaterial desenvolvido, a equipe de pesquisa conseguiu gerar mais de quatro vezes mais eletricidade por unidade de área do que tecnologias convencionais.

Versatilidade e Aplicações

Em particular, o metamaterial recém-desenvolvido tem uma estrutura fina e plana aproximadamente do tamanho da palma de uma mão adulta, permitindo que seja facilmente anexado a qualquer superfície onde ocorre vibração. Como sua estrutura pode ser facilmente modificada para se adequar ao objeto ao qual será anexado, sua gama de aplicações é diversa, desde sensores de diagnóstico que verificam danos em edifícios altos ou grandes pontes até pequenos biossensores que monitoram condições de saúde de indivíduos.

"Esta pesquisa é a primeira no mundo a acumular e amplificar vibrações com sucesso usando um metamaterial de superfície que aprisiona temporariamente vibrações", disse o Pesquisador Sênior Lee Hyung Jin do Grupo de Metrologia de Acústica, Ultrassom e Vibração do KRISS.

O Pesquisador Sênior Seung Hong Min do Grupo de Metrologia Não Destrutiva também expressou seu interesse, comentando: "Metamateriais podem ser usados para desenvolver sensores de próxima geração de alta precisão e alta sensibilidade, amplificando grandemente ultra-vibrações finas que eram difíceis de medir com sensores convencionais."

Para mais informações, contate Eunhye Bae em este e-mail.