Тяжелый рюкзак — это проблема, знакомая многим: от туристов и военных до обычных школьников. Однако ученые представили революционное решение — прототип рюкзака, который не только существенно облегчает нагрузку на спину, но и преобразует энергию шагов в электричество. Как сообщается в научном журнале ACS Nano, эта разработка открывает новые перспективы для спортсменов, исследователей и спасательных служб, работающих в условиях отсутствия стационарных источников питания.
Проблема и потенциал обычных рюкзаков
Рюкзаки, безусловно, удобны для переноски вещей, освобождая руки. Однако длительное ношение тяжелого груза, особенно при активной ходьбе или беге, часто приводит к болям в спине и шее. Параллельно с этим существует растущая потребность в автономных источниках энергии для портативной электроники, будь то у туристов вдали от цивилизации или у горожан в непредвиденной ситуации. Идеальным решением могла бы стать сумка, совмещающая эргономику с функцией генерации энергии из движений человека.
Обратите внимание: Энергию окружающей среды предложили осваивать ученые Австралии.
Эволюция технологии: от простых генераторов к умному рюкзаку
Предыдущие попытки создать такой рюкзак были связаны с использованием трибоэлектрических наногенераторов (TENG) — компактных устройств, превращающих механическое движение в электрический ток. Однако у ранних моделей были существенные недостатки: низкая выходная мощность и отсутствие дополнительных полезных функций, таких как реальное снижение нагрузки на пользователя или система амортизации. Команда исследователей под руководством Чжун Линя Вана и Цзя Чэна поставила перед собой задачу создать устройство, лишенное этих ограничений.
Как работает инновационный рюкзак
Ключевым элементом нового дизайна стали два специальных эластомера, интегрированных в конструкцию. Эти элементы выполняют двойную функцию: они амортизируют рывки и толчки при ходьбе, стабилизируя рюкзак, и в то же время за счет циклов растяжения и сжатия снижают общее усилие, необходимое для его переноски. Лабораторные тесты показали, что такая система уменьшает воспринимаемую тяжесть груза примерно на 20%.
Параллельно с этим, движение груза относительно рамы рюкзака активирует усовершенствованные TENG, которые преобразуют кинетическую энергию в электричество с впечатляющим КПД в 14%. На практике это означает, что во время прогулки рюкзак может заряжать или напрямую питать различные гаджеты. В ходе демонстрации разработчики успешно зажгли светодиоды, обеспечили работу электронных часов и даже люминесцентных ламп.
Будущее разработки
Ученые признают, что перед коммерциализацией продукта предстоит решить ряд технических задач, в первую очередь —进一步提高 эффективность преобразования энергии. Тем не менее, потенциал изобретения огромен. В перспективе такие рюкзаки могут стать надежным источником энергии для носимой электроники, GPS-навигаторов, датчиков мониторинга здоровья и другого портативного оборудования, особенно в полевых условиях.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Рюкзак с уменьшенной нагрузкой питает электронику, собирая энергию от ходьбы.