Šie batai buvo sukurti energijos generavimui

Jamesas Wimshurstas buvo XIX amžiaus inžinierius ir išradėjas, sukūręs įspūdingą aukštos įtampos generavimo mašiną. Mašiną, kuri dabar vadinasi, sudaro du priešingai besisukantys diskai su metaliniais lopais.

Diskai liečiasi su dviem metaliniais šepečiais, sujungtais su pora metalinių sferų, atskirtų nedideliu tarpu. Šepečiai paima krūvį iš diskų, kurie kaupiasi ant sferų, todėl galiausiai per tarpą tarp jų peršoka kibirkštis. Sferas įkraunantis mechanizmas yra elektrinė indukcija, kuri sustiprina bet kokį nedidelį metalinių dėmių krūvį.

XIX amžiaus ir XX amžiaus pradžioje fizikai ir inžinieriai naudojo Wimshurst mašinas ir panašius prietaisus, kad galėtų maitinti rentgeno aparatus ir net dalelių greitintuvus. Tačiau šiandien šios mašinos yra retos, naudojamos tik mokslo muziejuose ir klasėse elektrostatikos principams demonstruoti.

Šiandien tai gali pasikeisti dėl Maria Napoli ir kolegų iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje, kurie iš naujo išrado Wimshurst mašiną XXI amžiuje, darbo. Šie žmonės sukūrė mikrofluidinę versiją, kuri gali surinkti energiją iš aplinkos ir paversti ją naudinga energija.

Naujajame įrenginyje gyvsidabrio lašeliai aliejuje teka kanalu, išraižytu į PDMS (polidimetilsiloksano) plastiko lakštą. Kanalas neša gyvsidabrio lašelius vienas pro kitą priešingomis kryptimis, kaip ir priešinga kryptimi besisukantys diskai įprastoje Wimshurst mašinoje.

Mikrofluidiniame kanale įtaisyti elektrodai pašalina krūvį, kai jis kaupiasi. Tačiau užuot sukūrę kibirkštis, šis krūvis gali būti naudojamas kaip galia. Napoli ir bendradarbiai apskaičiavo, kad centimetro mastelio grandinė su vos 300 mikrometrų pločio kanalais, gyvsidabrio lašeliais tekant 10 milimetrų per sekundę greičiu, galėtų generuoti apie 12 mikrovatų galios.

Komanda sukūrė principo įrodymo įrenginį, kad išbandytų idėją. Mikrofluidinį Wimshurst aparatą sudaro vos penkių centimetrų ilgio pagrindinis kanalas, pernešantis kelis kubinius milimetrus gyvsidabrio. Jis sukuria nedidelę teorinės didžiausios galios dalį – tik keturis nanovatus.

Tačiau tai komandos netrikdo. Mikrofluidika leidžia atlikti įvairius patobulinimus, kurių neįmanoma naudojant kietojo kūno įrenginius, pvz., pakeisti kanalų plotį ir atskyrimą bei geriau kontroliuoti lašelių dydį ir pasiskirstymą.

Skaičiavimai rodo, kad paprasti geometrijos patobulinimai turėtų padėti padidinti vieno kanalo įrenginio išvesties galią iki trijų dydžių eilučių.

Be to, kelis kanalus galima lengvai paleisti nuosekliai arba lygiagrečiai, kad būtų sukurta dar daugiau energijos. Ir didelis tokio tipo mikrofluidinio prietaiso pranašumas, palyginti su kitais energijos surinkėjais, yra tas, kad jis neturi veikti rezonansiniu dažniu.

Napoli ir bendradarbiai tiria galimą tokio tipo prietaiso, kurį varo diafragminis siurblys, esantis batų kulne, galią. Darant prielaidą, kad žmogus gali vaikščioti vienu žingsniu per sekundę, dviejų centimetrų skersmens siurblys galėtų užtikrinti pakankamai srauto 250 lygiagrečių mikroskysčių kanalų, kurie kartu pagamintų apie 10 milivatų, sako Napoli ir kt.

To pakanka, kad būtų galima maitinti lazerį DVD įrenginyje ir daug žadančio kiekio įvairiems šiuo metu kuriamiems mažai energijos vartojantiems ryšio įrenginiams ir jutikliams.

Taigi yra rimta priežastis tikėtis, kad padidinta mūsų prototipo įrenginio versija gali būti nešiojama, praktiška ir pakankamai galinga įvairiems energijos surinkimo tikslams, daro išvadą.

Žinoma, laukia iššūkiai. Svarbus klausimas yra susijęs su tokio prietaiso patvarumu, atsižvelgiant į batų daužymą per savo gyvenimą. Tačiau tai yra plėtros klausimas, kurį komanda gali dirbti.

Galbūt neilgai trukus geriausias būdas įkrauti telefoną bus užsitraukti pompas ir bėgti. Wimshurstas tikrai nustebtų.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1803.02454 : Energijos rinkimas skysto metalo mikroskysčių įtakos mašina

paslėpti