Wanderer, Soldaten und Schulkinder kennen das Gewicht eines schweren Rucksacks gut. Jetzt haben Forscher einen Prototyp entwickelt, mit dem sich Lasten nicht nur um etwa 20% leichter anfühlen, sondern auch Energie aus menschlichen Bewegungen gewinnt, um kleine elektronische Geräte anzutreiben. Der neue Rucksack, über deren Studie berichtet wird in ACS Nano, wäre besonders nützlich für Sportler, Entdecker und Katastrophenhelfer, die in abgelegenen Gebieten ohne Strom arbeiten.
Rucksäcke werden im Alltag häufig zum Freisprechen von Lasten verwendet. Im Laufe der Zeit kann das Gehen oder Laufen mit einem schweren Rucksack jedoch Rücken- und Nackenschmerzen verursachen. In diesem Sinne könnten Rucksacktouristen in Wildnisgebieten (oder sogar in Städten außerhalb eines Ladegeräts) einen solchen Gegenstand gerne begrüßen. Ein Rucksack, der die mechanische Energie des Gehens sammelt. Um was zu tun? Natürlich, um tragbare elektronische Geräte oder Sensoren zur Gesundheitsüberwachung mit Strom zu versorgen.
Die alten Versuche
Zuvor verwendeten die Forscher Nanogeneratoren Triboelektrik (TENG) (kleine Geräte, die mechanische Energie in Elektrizität umwandeln), um einen Rucksack herzustellen, der Energie sammelt. Diese Taschen hatten jedoch eine relativ geringe Ausgangsleistung und boten keine zusätzlichen Vorteile wie Lastentlastung oder Stoßdämpfung. Zhong Lin Wang, Jia Cheng und Kollegen wollten einen Prototyp entwerfen, der diese Einschränkungen überwinden würde.
Die Lösungen für den leichten Rucksack, der Energie erzeugt
Um Arbeit zu sparen und Stöße zu absorbieren, haben die Forscher sie in den Rucksack integriert zwei Elastomere. Sistemi Diese Dehnung und Schrumpfung halten die Tasche ruhig, während der Träger geht. Dies führte zu einer Gewichtsreduzierung des Trägers um etwa 20%. Währenddessen veranlasste die Bewegung zwischen dem Rucksackrahmen und seiner Last beim Gehen einen TENG, mechanische Energie in Elektrizität umzuwandeln. mit einem Wirkungsgrad von 14%. Die Forscher haben bewiesen, dass der Rucksack könnte LEDs, eine elektrische Uhr und Leuchtstoffröhren mit Strom versorgen. Sobald einige Herausforderungen überwunden sind, wie beispielsweise die Verbesserung der Energieumwandlungseffizienz, verfügt der Rucksack über ein vielversprechendes Potenzial als Stromquelle für kleine tragbare und tragbare elektronische Geräte, GPS und Gesundheitssensoren, so die Forscher.
Die Zusammenfassung des Papiers ist hier verfügbar.
