Электростатическая пленка PolyPower превращает энергию спортсмена в электричество

Компания Danfoss PolyPower A/S разработала новую технологию носимых датчиков для спортсменов, которая предполагает использование электростатической пленки для анализа действий атлета: от определения положения его тела до оценки приложенных сил. Причем вся информация может направляться на iPhone или iPad. Но разработчики системы решили не ограничиваться и без того обширным функционалом и планируют использовать свою разработку для генерации электроэнергии. Они отмечают, что эластичный материал в перспективе может использоваться для преобразования механической энергии, возникающей при движении человека, машины или океанских волн, в электричество.

Материал PolyPower является улучшенной версией технологии диэлектрических электроактивных полимеров / диэлектрических эластормеров (Dielectric Electro Active Polymer; DEAP). Традиционные диэлектрические эластормеры изменяют форму при приложении к ним электрического напряжения. Усилие в данном случае появляется под действием электростатических сил, которые возникают между сжимающими полимер электродами. По сути диэлектрические электроактивные полимеры представляют собой конденсаторы, изменяющие свою емкость при приложении электрического напряжения. Благодаря схожести с живыми мускулами по развиваемым усилиям, их часто называют искусственными мышцами. Уже сейчас электроактивные полимеры широко применяются в робототехнике в качестве линейных приводов.

Электростатическая пленка PolyPower состоит из запатентованной комбинации диэлектрического материала с гофрированной поверхностью на основе силикона и очень тонкой прослойки из металлических электродов. Как и другие виды диэлектрических эластормеров, материал PolyPower активируется при подаче напряжения. Причем благодаря гофрированной поверхности он может сохранять свои размеры в длину или в ширину, увеличиваясь в толщину.

Электростатические свойства нового материала можно использовать по-разному. Помимо применения его в качестве массива сенсоров разработчики хотят использовать PolyPower для трансформации механических усилий в электричество. Если приложить ток высокого напряжения к сморщенному кусочку материала, а потом его расправить, то напряжение существенно увеличится, трансформируя физическую энергию в электрическую. Пленка может быть использована в составе электромеханических устройств или запитывать другие сенсоры при помощи человеческих движений. Масштаб внедрения данной технологий ничем не ограничен. Поэтому компания решила создать демонстрационную установку, которая позволит превращать энергию морских волн в электричество с помощью материала PolyPower.

Разработчики системы уже создали гибкие сенсоры, которые могут найти применение в профессиональном спорте. Технология может быть использована профессионалами или любителями для контроля широкого спектра параметров: типа (характера) дыхания, угла сгибания руки в локтевом суставе, амплитуды движения и объема мышечной массы. В основе работы сенсоров лежит уже описанный выше процесс, но работает он с точностью до наоборот: появление складок на поверхности материала PolyPower приводит к изменениям в емкостном сопротивлении, которые можно с легкостью измерить. Эластичный материал отличается тонкостью и отлично поддается обработке, что позволяет использовать его в качестве элемента спортивной одежды. Разработчики продемонстрировали возможности сенсора на примере костюма для игры в гольф. На видео ниже видно, что система способна оценить угол изгиба руки и помочь спортсмену в улучшении техники.

Инженеры из компании Danfoss PolyPower A/S представили демонстрационный образец сенсорного материала еще в прошлом году. Функционал представленного на минувшей неделе модифицированного варианта был расширен за счет беспроводной связи (технология Bluetooth Low Energy / BLE). Сейчас инженеры хотят создать механизм, позволяющий мобильным устройствам пользователя собираться данные параллельно сразу с нескольких сенсоров. На данном этапе система совместима только со смартфонами и планшетами на базе iOS.