
其实无论是大型风力发电厂还是利用走路来发电,获取能源就是将一种形式的能源转化为另一种形式的能源的过程,将动能转化为电能也是如此。
尽管动能可以说是生活中无处不在的能源,但是成功将其利用的实例却是少之又少。因为目前的动能利用装置都是只能利用在某一频率范围内动能的“线性装置”。比如想要利用人走路时产生的动能,就必须让其将走路频率维持在一个恒定的数值。但事实上一个人走路的频率会随着环境、时间等各种因素发生很大的改变,根本不可能一直保持一致。
杜克大学工程学研究员斯坦顿在介绍他们发名的新装置时说道:“这个装置与以往同类装置的最大不同就是它不再受到频率限制的困扰。大自然可不会按照某个单一的频率‘运动’,所以我们才想设计一个能够在宽泛的频率范围内均可以使用的的装置。通过磁铁来调整实验装置的频率。我们证明了这种新‘非线性装置’效果远比常规的‘线性装置’要好得多。”
这个非线性动能转化装置是一个小型的曲臂结构装置,长约几英寸,宽1/4英寸,末端有一个可以与周围环境相互感应的磁铁。曲臂结构本身由压电材料制成,这种材料在受到感应时会释放电压。尽管这个装置看似简单,但却能证实研究人员的想法是正确的。
这个装置能够发电的关键就在于末端的磁铁。当磁铁的任意一极受到来自外界相反极的作用时,这块活动的磁铁就会产生移动。研究人员可以调整装置,使其与外界相互作用,因此该装置能在比较宽泛的频率内产生电能。
“实验结果还证明这个装置在周围环境的频率比较接近时能产生更多的能量,更重要的是,它对频率要求的宽泛使得该装置有很高的实用价值。我们认为将来这种装置能够成为一种便携式的电源,可以与电池‘一较高下’。”
在谈到这个新装置的应用时,斯坦顿说:“该装置的优势在于它可以自我运转,所以十分适合在某些电力很难存储的装置中作为电池来使用。例如,像心脏起搏器一类的植入式医疗装置的供电就可以让这个装置来解决,它通过将人走路时所产生的动能转化成电能,完全能满足这类医疗装置的需求。另外像航空飞船上的传感器也可以通过该装置来提供电能,通过航空飞船的飞行,该装置可以产生大量的电能供传感器使用。”