Заряжаем Lumia силой звука

    Представьте себе, что кричалки болельщиков во время футбольного матча или, например, хаос звуков на огромном музыкальном фестивале могут служить благой цели – пополнять заряд вашего мобильного устройства.



    После нашего последнего экспериментального проекта, в рамках которого мы смогли подзарядить смартфон при помощи молнии, мы решили пойти дальше и покорить звук. О том, что из этого получилось, читайте в нашем пятничном посте.

    В нашем новом эксперименте мы объединились с докторами наук Джо Бриско (Joe Briscoe) и Стивом Данном (Steve Dunn) из Лондонского университета королевы Марии (да, это британские ученые, нет, они настоящие) для того, чтобы создать прототип мобильного наногенератора, который использовал бы фоновый шум (звук дорожного движения, музыку или наши собственные голоса) для зарядки мобильных устройств.



    Нам предстояло много работы с материалами, которые в тысячу раз тоньше обычного человеческого волоса. Для многих не секрет, что при таких размерах они могут иметь довольно необычные свойства — например, изменять цвет, прочность или стать более химически активными. Наноматериалы также более пригодны для преобразования энергии движения или вибрации в электричество — а это именно то самое качество, которое необходимо нам при работе со звуком.

    Именно поэтому основным компонентом нашего наногенератора стал оксид цинка — пьезоэлектрический материал, имеющий особую кристаллическую структуру, растяжение или сжатие которой приводит к возникновению электрического напряжения.

    Многим из вас знакомо это свойство – оно применяется в безкремневых зажигалках (нажатие на кнопку с пьезоэлементом приводит к созданию искры, которая и поджигает газ). Мы использовали тот же самый принцип, но только для того, чтобы создать устройство, способное зарядить аккумулятор телефона.



    Нужно отметить, что мы обратились Бриско и Данну не случайно – они обладают обширной экспертизой в области наноматериалов и их применении в энергетике, и в последние несколько лет активно изучают свойства оксида цинка. Мы были настолько вдохновлены их идеями, что не могли упустить шанс провести совместный эксперимент.

    В рамках проекта из оксида цинка были созданы наностержни или нанопроволоки, которые в последствии можно было наносить практически на любые поверхности. При деформации или изгибе такой поверхности наностержни генерируют высокое напряжение. Большая чувствительность позволит таким пластинам реагировать на вибрации от любых звуковых волн, даже от голоса. Оставалось только заключить нанотрубки в одну электрическую цепь, и мы готовы были получить новый тип зарядных устройств.

    Для создания опытного образца наногенератора, команда разработала специальный технический процесс, позволяющий распылять слой нанотрубок из оксида цинка на пластиковую поверхность. Затем, получившийся лист был нагрет до 90°по цельсию для того, чтобы наностержни равномерно распределились по поверхности.



    Также, при работе над наногенератором Джо и Стив в качестве альтернативы проводникам из золота предложили способ, в котором используется дешевая алюминиевая фольга.

    В результате эксперимента мы получили устройство, которое может генерировать до 5 вольт, что вполне достаточно для подзарядки смартфона. Еще одним достоинством являются его габариты: по длине и ширине оно равно нашему смартфону Lumia 925.

    Конечно, в данный момент это лишь прототип, но он смог немного приблизить будущее, в котором нам не придется искать зарядное устройство, чтобы подзарядить свой смартфон. Достаточно будет на него наорать.
    Microsoft Lumia
    Компания
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 55

      –13
      Да сделайте уже наконец нормальный смартфон. А то похоже проблема настолько острая, что скоро будут заряжать от сливного бачка.
        +4
        позже увидел, что тут пост про конкретный телефон — если что — первое предложение не про конкретную модель из поста.
          +4
          Тут как бы пост не о телефонах, ну, косвенно о них. Вы вообще читали, или прилетели и сразу начали хейтить Нокию?
            +4
            Я полагаю, он не Nokia «хейтит» а смартфоностроение в целом, в чем я его, собственно, поддерживаю.
            Технологии вперёд летят, люди машины на Марс отправляют, мирный атом покоряют, а вот смартфон, способный жить от одной зарядки аккумулятора больше пары дней — увы…
              0
              Тут дело не в смартфонах, а в элементах питания, скорее. Ну, и, само собой, в ОСях. 4 ядра и пару гигов оперативы святым духом не запитаешь, за все надо платить.
                +2
                Даже атомные наручные часы приемлемых размеров уже есть. Что мешает сделать телефон с атомным элементом питания? Да, не толщиной с тетрадку, но все же.
                  –2
                  Ничто не мешает.

                  Вы, кстати, станете носить его в переднем кармане штанов?
                    0
                    В рюкзаке. Наручные часы атомный элемент носить не мешает же.
                      –1
                      Или, может, сразу в двух чемоданах?

                      Если интересно, нагуглите, сколько энергии вырабатывает тот элемент в наручных часах. Мобильник использует сотни милливатт.
                      0
                      Изотоп с альфа-распадом надёжно экранируется обыкновенным листом бумаги, не говоря уже про корпус устройства.
                        0
                        Вы лучше назовите мощность такого РИТЭГа в компактном корпусе :) Кстати, если разбить его и надышаться пылью, то мало не покажется.
                          0
                          Мощность плутония-238 — 0.57 Вт/г.
                          Если разбивать батарейки, то литий-ионную вообще можно легко взорвать, тоже мало не покажется.
                            0
                            Ватт тепла, а не энергии — это тепло еще надо преобразовать в электричество :)
                            Один вдох образованного от взрыва литий-ионной батарейки дыма не приводит к мучительной смерти. Навоняет жутко, но не смертельно.

                            И кстати, посмотрите, сколько килограмм P-238 производится ежегодно в мире.
                              –1
                              Положим, текущие ритэги выдают КПД примерно 20%, это получается 0.1 Вт/г. Не знаю, какую мощность потребляют современные лопаты, но мощность USB, которой достаточно для зарядки большинства телефонов, — 2.5 Вт. Таким образом надо максимум 25г. Не слишком большое утяжеление телефона, более насущная проблема: отвести 10Вт тепла. Впрочем, учитывая размеры андроидных лопат, в карман штанов они всё равно не влезут, а поэтому изначальный спор не имеет смысла :)

                              А взрывом Li-Ion батарейки не надо дышать, достаточно просто, если взрыв оторвёт палец. Глупо говорить о том, что будет если разломать корпус телефона, потом корпус батарейки и этим всем надышаться — ситуация практически нереальная.

                              ²³⁸Pu производится мало, потому что нет востребованности. С ним уже была эта история, сначала производили, потом сворачивали, сейчас опять производят, всё для космических программ и долгого использования (типа 11кг в New Horizons).
                                0
                                Таким образом надо максимум 25г. Не слишком большое утяжеление телефона

                                А еще термоэлементы под это будут сколько-то весить. А еще их надо охлаждать, иначе, если они нагреются до температуры плутония — КПД спадет до нуля.

                                В общем, хорошо если такой мобильник в рюкзак влезет.
                                Pu производится мало, потому что нет востребованности

                                И в любом случае дорого. Надо реактор. От реакторов сейчас модно отказываться.
                                  0
                                  Интересный у вас расчет… 25 грамм это только топлива, а как же радиаторы? термоэлектрические преобразователи? биозащита? Боюсь такой РИТЭГ будет весить килограмм 5-10…
                                    0
                                    Ну и кстати разобрать несколько таких мобильников, добавить немного химии из аптеки, и получится офигенно опасная грязная бомба. Т.е. плутония в серийных продуктах не будет никогда.
                                    0
                                    Попал в аварию, телефон вдребезги — пользователь труп без внешних повреждений. Отличный вариант!
                                      0
                                      Я так понимаю, плутоний в вашем представлении — это какой-то активный отравляющий газ?)
                                        0
                                        Все намного хуже. Если газ еще можно как-то нейтрализовать/лечить последствия, то от сотых долей грамма плутониевой пыли в легких настанет долгий и болезненный капец. Причем неизлечимый.
                                        Такая же пыль на слизистых/коже тоже доставит массу весьма запоминающихся ощущений.
                                        0
                                        Разбить такой телефон и самому не пострадать… это невозможно. Скорей всего, источник питания такого телефона останется единственной целой вещью из-за необходимой массивной биологической защиты.
                            +3
                            Кстати говоря, важный момент. Те атомные часы питаются от литиевой батарейки :)
                              0
                              И сколько же этот атомный элемент в часах стОит? А выполняет он всего лишь работу нескольких батареек по 50 рублей… На одной химической батарейке такие часы лет 5 проработают.
                                +1
                                Атомные наручные часы работают от обычных батареек. Радиоактивный элемент там для практически эталонной точности хода. Правда, эта точность абсолютно бесполезна в связи с наличием аналогового циферблата.
                                  0
                                  Ну не скажи, точность хода этим часам нужна чтобы не подводить их десятками лет. Обычная механика(даже кварцевая) в месяц уходит от эталона значительно — до 15...30 секунд. А тут, через 100 лет(еще бы за это время бесперебойно батарейки менять!) надо будет всего на несколько секунд скорректировать, и то скорей всего из-за введения поправок к всемирному времени.
                                    0
                                    Есть вариант проще. Раз в неделю кратковременно включать GPS приёмник или синхронизироваться с мобильником/радио. Всё. Точность хода обеспечена примерно та же до самого заката цивилизации, эргономика несравнимо выше.
                                      –2
                                      Плохой вариант, я один раз нарвался когда GPS летом в разгар дня сообщил мне что сейчас 2036 год февраль-месяц и вообще 3 часа ночи! И такая фигня длилась несколько часов.
                                        +2
                                        Какой-то невероятно редкий глюк клиентского устройства. Если бы сама инфраструктура такое сообщала, то про это во всех новостях писали бы.
                                          0
                                          Это был телефон, после перезагрузки показывал то же самое.
                                          Холодный старт и т.п. ничего не помогало, такие данные отдавал сам GPS. Было это в 2011 году или около того.
                                            +2
                                            Как ни странно, не все глюки лечатся перезагрузкой.

                                            Еще раз, если бы такое отдавал сам GPS, то это было бы во всех новостях. Потому что подобная рассинхронизация поместила бы ваше местоположение куда-нибудь в соседнюю галактику. И не только ваше, но и крупного куска планеты как минимум. А на GPS многое завязано.
                                +1
                                Атомные часы не питаются от атомной батареи :)
                                А вообще компактные атомные батареи есть, но дают они просто микроскопические токи при больших размерах:
                                  0
                                  Атомные часы — это не ядерные часы. В атомных часах вообще не используются источники ионизирующего излучения и радиоактивные элементы.
                              0
                              1) я читал. 2) как я написал во втором комментарии — я писал о смартфонах вообще, а не о нокии (что пост связан с ней, я понял значительно позже). Но интересно другое — вы отвечаете как раз на второй комментарий, но абсолютно игнорируя то, что в нём написано.
                          +12
                          Последние два предложения сделали мое утро, спасибо.
                            +9
                            И какую силу тока даёт эта пластина? Мне кажется, что у батареи саморазряд интенсивнее идти будет.
                              +1
                              Вот и обоснование, зачем лопаты все больше делают: чтобы можно было пластину с непонятной фигней приделать :)
                                +7
                                В результате эксперимента мы получили устройство, которое может генерировать до 5 вольт, что вполне достаточно для подзарядки смартфона

                                Пьезоэлемент в зажигалке выдает тысячи вольт. По вашей логике, он способен мгновенно убить человека.

                                Похоже, кто-то в Nokia не понимает, как работает физика.
                                  0
                                  А ведутся разработки «тянущие» энергию из электромагнитных полей, которых в городах огромное количество?
                                    +1
                                    Нет, только не ещё один кефирсит

                                    Уже не один десяток лет народ делает на коленках приёмники в мыльницых без источника питания, работающие от тех самых полей. Но мощности такого питания ни на что нормальное не хватит. Размер телефона увеличится заметно, а увеличение продолжительности работы будет минимальным.
                                      0
                                      Спасибо, понятно.
                                    +3
                                    Сделайте, пожалуйста, из этого материала обои. Хоть какая-то польза от шумных соседей будет :)
                                      0
                                      Согласен такие обои по цене золота покупать? Помоему проще звукоизоляцию использовать, больше пользы будет. А телефон заряжать от генератора связанного с боксерской грушей, тут тебе и телефон подзарядишь и стресс снимешь…
                                        –1
                                        Согласен и по цене золота. Ведь речь идёт о нанотолщине, масса небольшая выйдет. Если же говорить о соотношении цены к качеству, то сменить квартиру выйдет сильно дешевле чем реально помогающая звукоизоляция (а мне такая не встречалась пока).
                                          +1
                                          20-30дб только пенопласт уже покрывает… а там еще масса интересных материалов есть, вплоть до войлока… конечно, большой пакет несколько снизит метраж комнаты, но надо ведь чем-то жертвовать. Заодно, можно ненароком утеплить комнату.
                                            0
                                            Для начала порекомендую изучить отравляющее действие стирола (который выделяется из пенопласта). Да, пенопласт используется в слоёных железобетонных стенах, но бетон специально пропитывают для зашиты от проникновения стирола. Ну и потом я бы хотел посмотреть на успешный опыт изоляции от конструкционных шумов с помощью войлока. Почему-то такое решение мне ни разу не встречалось.
                                      +1
                                      Из результатов эксперимента — только полученное напряжение. Нет графиков зависимости силы тока и напряжения от шума либо хотя бы выводов. К примеру, не понятно за сколько времени можно зарядить телефон, находясь на рок концерте.
                                        0
                                        Проблема даже не в этом, а в том что такой преобразователь должен поглощать звук, а значит толпа таких зарядников вполне способна свести концертное звучание на нет… особенно если в них обнаружатся какие-либо резонансные частоты.
                                          +1
                                          А что-ж Вы хотели от настоящих британских учёных-то?
                                            0
                                            Настоящие британские учёные опубликовали настоящую научную статью со всеми необходимыми подробностями.
                                            В частности, в статье есть график зависимости удельной выходной мощности от сопротивления нагрузки.

                                            При нагрузке 3.54 кОм получается оптимальная выходная мощность — 303 мкВт/см2.

                                            Площадь Люмии 925 — 91 см2. Пластинка такой площади выдаст около 27.6 мВт, чего хватит, чтобы помигать светодиодом, но никак не телефон зарядить.
                                              0
                                              Там вроде написано мкВт/см^-2
                                                0
                                                Да, только без слеша.
                                                \mu W cm^{-2}=\frac{\mu W }{cm^{2}}
                                                  0
                                                  А да точно, прошу прощения, невнимателен.
                                          0
                                          У вас написано про 5v, но ни времени для полной зарядки, ни необходимой громкости, ни видео демонстрации… Даже примерной стоимости прототипа. Вот у меня на экзамене разрядилась люмия. Могу я шёпотом наругаться на пять минут интернета?
                                            0
                                            Вряд ли, энергии маловато. При разговоре обычной громкости звуковая волна несет порядка 10–9 Вт/см2 энергии. Вблизи работающего двигателя самолета — порядка 10-4 Вт/см2. Да еще КПД.
                                            На данный момент это просто интересный эксперимент.
                                            0
                                            В 2011 году, на музыкальном фестивале «Glastonbury Festival of Contemporary Performing Arts» в Англии, компания Orange выдавала (давала поносить) футболки с встроенной зарядкой от звука. Вы, ребята, немного отстали. techvesti.ru/node/4180

                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                            Самое читаемое