Ученые из Техасского университета в Арлингтоне (UT) разработали микроветрогенератор, который может стать инновационным решением для постоянно нуждающегося в подзарядке аккумулятора сотового телефона и генерация энергии для дома, где большие ветряные мельницы не являются предпочтительными.
Научный сотрудник Смита Рао (Smitha Rao) и проф. Ц.-Ч. Чао (J.-C. Chiao) спроектировали и построили устройство, размер которого около 1,8 мм в самом широком месте. Сотни ветряных генераторов может быть встроены в корпус сотового телефона. Ветер, созданный при размахивании им в воздухе или при размещении его у открытого окна в ветреный день, будет генерировать электричество, которое может подзаряжать аккумулятор.
Повышенный интерес тайваньской компании к работам Рао в области микроробототехники стимулировали ученых к поиску конструкций новых устройств и приложений для уникальных методов изготовления компании, которые известны в полупроводниковой промышленности своей надежностью.
«Компания была весьма удивлена идее микроветрогенераторов, когда мы показали демонстрационное видео работающих устройств, - сказала Рао. - Это совершенно выходило за границы их представлений и их инвесторов».
Конструкции Рао объединила концепции оригами с обычной компоновкой на пластине полупроводниковых устройств, так что сложные трехмерные подвижные механические структуры могли самоорганизоваться из двумерных металлических частей с использованием планарных методов многослойных гальванических покрытий, которые были оптимизированы тайваньской компанией WinMEMS Technologies, проявившей первоначальный интерес к работе Рао.
«Микроветрогенераторы работают хорошо, потому что металлический сплав является гибким, и дизайн Смиты Рао предполагает минимализм для обеспечения функциональности», - сказал проф. Чао.
Ветряные микрогенераторы были успешно испытаны в лаборатории проф. Чао. Они работали при сильном искусственно созданном ветре без каких-либо поломок в материале вследствие прочного сплава никеля и сложного аэродинамического дизайна.
«Проблема большинства MEMS-дизайнеров в том, что материалы являются слишком хрупкими, - сказала Рао. - С никелевым сплавом у нас нет этих проблем. Он очень, очень прочный».
Ветряные микрогенераторы могут быть организованы в массив с помощью периодического технологического процесса. Стоимость изготовления одного устройства такая же, как и сотни или тысячи на одной подложке, что позволяет наладить массовое производства очень недорогих систем.
Поскольку размеры микрогенераторов чрезвычайно малы, то можно было бы сделать плоские панели с тысячи таких устройств и установить их на стенах домов или здания, чтобы получить энергию для освещения, безопасности, мониторинга за окружающей средой или для беспроводной связи.
Один из микроветрогенераторов Рао, помещенный на однопенсовой монете