圧電複合材料の進歩により、運動エネルギーの利用と解釈が可能に

で 過去の記事では、さまざまな業界で一般的に使用されているにもかかわらず、一般の人々の間では依然として不明瞭なままである圧電材料について説明しました。舞台裏では、これは事実ではありません。科学者たちは、運動エネルギーを利用して監視する必要がある新しい用途を開拓しようとしている、より効率的な新しい圧電複合材料の開発に熱心に取り組んでいます。

これは最近でした 論文で強調された Wiley Online Library で公開されたこの論文では、衝撃や歩数などを監視するバッテリー不要のセンサーを提供することを目的として、柔軟な圧電複合材料を開発し、スポーツ用品に統合しました。この複合材料は、圧電材料に実際の用途に必要な耐久性を与えるための強化手段として使用された一方向炭素繊維の使用によって開発に成功しました。

おさらい

材料科学に対する理解が深まるにつれ、圧電特性を誇る材料の潜在力も高まります。このことを念頭に置いて、圧電材料がどのように機能するのかを再確認してください。以下は、これらの有用な物質について考察した私たちの過去の記事からの抜粋です。

圧電材料を使用すると、力を電荷に変換することで、運動エネルギーを活用することができます。 1880 年にキュリー兄弟によって最初に定義された圧電性は、現代技術で利用される基本原理となっています。

圧電性とは、機械的ストレスが加えられたときに電荷を生成する物質の能力を指します。 この電荷は強制的な非対称性によって生成されます。 圧電材料では、正電荷と負電荷が互いに分離されていますが、対称的なパターンで整列したままです。 物質に機械的ストレスが加わると、この対称性が崩れ、電荷が発生します。

PVDF ベータ段階。

この材料のもう 1 つのユニークな特性は、ランダムな性質とワイス ドメイン (外部磁気の影響を受けずに磁気的に配向されたもの) の存在です。

これらの同じ材料が電気効果に対して直接的に逆の特性を示すことが後に発見されました。 材料に電荷が加えられると、材料内で反復可能な機械的変形が発生することが判明しました。 この発見は、そのような材料に大きな有用性をもたらし、将来の使用例が実質的に XNUMX 倍になりました。

CES 2024 に向けて

CES 2024 では、ウェアラブル エレクトロニクス、ヘルスケア診断ツール、エネルギー ソリューションなどのすべてが注目の分野です。特に、これらはすべて圧電材料を利用できる可能性のある分野です。それを念頭に置いて、圧電材料を利用したいくつかの革新的な製品が展示されました。

DeRUCCIグループ は、より健康的な睡眠のために設計されたスマートマットレスやその他のさまざまなスマートなモノのインターネット (IoT) ソリューションを含む、新しい一連の睡眠健康技術を導入しました。これらのマットレスには、AI睡眠/健康センサーや圧電セラミックセンサーを備えたエアサポートユニットなどの高度な機能が組み込まれており、高度なAI睡眠モニタリングとともに、高さと硬さの自動調整が可能です。

ゲルテック株式会社 イベントでは多彩な製品も登場し話題を呼びました。その製品には、圧電触覚フィードバック技術を組み込んだ車載センターコンソールなど、自動車エレクトロニクスの進歩が含まれていました。このイノベーションは、車両におけるインタラクティブな体験の向上における進歩を表しています。

ボレアス・テクノロジーズ はロボット工学の分野における革新的な製品、特に「Boréas ソリッドステート ピエゾ ハプティック ボタン」を展示しました。この製品は、圧電材料を利用してより触覚的で応答性の高いユーザー エクスペリエンスを生み出す、触覚技術の大幅な進歩を表すものであると説明されています。

これらの製品は、さまざまな分野にわたる圧電材料の多用途性を強調し、スマートで応答性の高い技術の開発における圧電材料の重要性の増大を実証しています。