Сухпаек для кибержуков: ученые придумали систему автоподзарядки
Ученые из Университета штата Мичиган нашли способ запитать электроэнергией электронные схемы киборгизованного насекомого. Их устройство использует энергию движения крыльев жука, чего достаточно для питания небольших датчиков, вроде крошечной видеокамеры, микрофона или газоанализатора.
Военные, спасатели, пожарные, спецслужбы, научные учреждения и другие ведомства и организации давно интересуются возможностью использования насекомых для ведения разведки в самых сложных ситуациях. Небольшие насекомые-роботы или живые жуки с имплантированными микросхемами могут забираться в места недоступные никаким другим средствам наблюдения. Однако до сих пор основным препятствием на пути широкого использования кибернасекомых является отсутствие миниатюрных мощных источников электропитания. Поэтому ученые пытаются извлечь необходимое электричество из биологической энергии насекомого (тепла или движений).
Новое устройство, изобретенное американскими учеными, преобразует кинетическую энергию движений крыла насекомого в электричество, что позволяет заряжать микроаккумулятор и питать небольшие имплантированные датчики, собирающие информацию об опасных средах.
Миниатюрный пьезогенератор, установленный на подопытного жука
Небольшой «рюкзак» на спине жука представляет собой пьезоэлектрический генератор, который с помощью тонкой спирали воспринимает механическую энергию движения крыльев. Для изготовления миниатюрного пьезогенератора пришлось использовать фемтосекундный лазер и сложный технологический процесс создания микроструктур из объемной пьезоэлектрической подложки.
Предполагаемая конструкция киборгизованного жука. Сверху вниз: тонкопленочная солнечная панель; пьезоэлектрический генератор; термоэлектрический генератор; невральный имплантант; микроконтроллер; сенсор (полезная нагрузка)
Предполагаемая конструкция киборгизованного жука. Сверху вниз: тонкопленочная солнечная панель; пьезоэлектрический генератор; термоэлектрический генератор; невральный имплантант; микроконтроллер; сенсор (полезная нагрузка)
Во время экспериментов с новым пьезогенератором, жук выделял во время движений в общей сложности 115 мкВт энергии. Два прототипа генераторов объемом 11,0 и 5,6 мм3 смогли «забрать» из этого количества 7,5 и 11,5 мкВт соответственно. Последняя, более легкая, версия пьезогенератора имеет лучшие характеристики и может извлекать из движения крыльев 18,5-22,5 мкВт. Если на жука установить два таких устройства, можно получить электрогенерирующую систему мощностью до 45 мкВт. Если же в будущем удастся получить прямую связь между генератором и мышцами насекомого, выход энергии увеличится на порядок, кроме того жук сможет отдавать максимальную мощность, используя «летательные» мышцы для периодической подзарядки аккумулятора или включения энергоемких «бортовых» приборов.
Военные, спасатели, пожарные, спецслужбы, научные учреждения и другие ведомства и организации давно интересуются возможностью использования насекомых для ведения разведки в самых сложных ситуациях. Небольшие насекомые-роботы или живые жуки с имплантированными микросхемами могут забираться в места недоступные никаким другим средствам наблюдения. Однако до сих пор основным препятствием на пути широкого использования кибернасекомых является отсутствие миниатюрных мощных источников электропитания. Поэтому ученые пытаются извлечь необходимое электричество из биологической энергии насекомого (тепла или движений).
Новое устройство, изобретенное американскими учеными, преобразует кинетическую энергию движений крыла насекомого в электричество, что позволяет заряжать микроаккумулятор и питать небольшие имплантированные датчики, собирающие информацию об опасных средах.
Миниатюрный пьезогенератор, установленный на подопытного жука
Небольшой «рюкзак» на спине жука представляет собой пьезоэлектрический генератор, который с помощью тонкой спирали воспринимает механическую энергию движения крыльев. Для изготовления миниатюрного пьезогенератора пришлось использовать фемтосекундный лазер и сложный технологический процесс создания микроструктур из объемной пьезоэлектрической подложки.
Предполагаемая конструкция киборгизованного жука. Сверху вниз: тонкопленочная солнечная панель; пьезоэлектрический генератор; термоэлектрический генератор; невральный имплантант; микроконтроллер; сенсор (полезная нагрузка)
Предполагаемая конструкция киборгизованного жука. Сверху вниз: тонкопленочная солнечная панель; пьезоэлектрический генератор; термоэлектрический генератор; невральный имплантант; микроконтроллер; сенсор (полезная нагрузка)
Во время экспериментов с новым пьезогенератором, жук выделял во время движений в общей сложности 115 мкВт энергии. Два прототипа генераторов объемом 11,0 и 5,6 мм3 смогли «забрать» из этого количества 7,5 и 11,5 мкВт соответственно. Последняя, более легкая, версия пьезогенератора имеет лучшие характеристики и может извлекать из движения крыльев 18,5-22,5 мкВт. Если на жука установить два таких устройства, можно получить электрогенерирующую систему мощностью до 45 мкВт. Если же в будущем удастся получить прямую связь между генератором и мышцами насекомого, выход энергии увеличится на порядок, кроме того жук сможет отдавать максимальную мощность, используя «летательные» мышцы для периодической подзарядки аккумулятора или включения энергоемких «бортовых» приборов.
Ещё новости по теме:
18:20