気まぐれ:打撃による発電

鉄ガリウム合金は、機械的変形中に磁場と電流を生成します

銅で覆われた電磁石内のガルフェノールによる実験セットアップ©John Domann / UCLA
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ストリーミングのオーバーヘッド:研究者たちは、電気を通すという異常な方法を発見しました。 鉄とガリウムの化合物は、機械的圧力によって変形するとすぐに強力な磁場を生成するためです。 これを電気配線と組み合わせると、電気が発生します。 結局、1立方メートルの材料につき80メガワットが大打撃によって生成される可能性があります。

鉄は実際には通常の強磁性体です。 しかし、アメリカ海軍の研究者が約20年前に発見したように、鉄原子の一部が金属ガリウムに置き換えられると、その特性は変化します。 鉄-ガリウム合金は、ガルフェノールとも呼ばれ、磁気弾性材料になります。 それに関する特別なこと:そのような材料が機械的圧力にさらされるか、変形すると、磁化が変化します。

「一般に、これは、磁気弾性材料が機械的エネルギーを磁気エネルギーに、またはその逆に変換できることを意味します」と、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の主執筆者であるジョン・ドマンは言います。 ガルフェノールの場合、この変換は非常に効果的です。効率は70%です。 しかし、それだけでは素材はあまり役に立ちません。

磁場を変えると電気が発生します

これは次のステップでのみ発生します。打撃によって生成された磁場は、電気エネルギーを生成するために使用できます。 「材料の周りに数本のワイヤを巻き付けると、ワイヤの磁場を変えることで電流を生成できます」とドマンは言います。 電磁石のコイルが電流が流れるときに磁場を生成するのと同様に、電流を生成する交番磁場も同様です。

そして、それが新しい材料の重要な要素です。パイプと組み合わされたガルフェノールが打撃を受けると、電気を放出します-そしてそれだけではありません。研究者が実験で発見したように、材料は激しい打撃の場合に1立方メートルあたり80メガワットを生成します。 大きな利点:鉄ガリウム合金は何度も使用でき、いわばそれ自体が回復します。 ディスプレイ

衝突検出器としても使用

ガルフェノールは、純粋な発電に加えて、他の方法でも役立つ可能性があります。それは、ワイヤレス衝撃検出器として使用できます。 「機械的な衝撃がそれらに当たるとすぐに測定可能な電磁波を生成する小さなデバイスを作るためにそれを使用することができました」とドマンは説明します。 これらの波は機械的衝撃波よりも3倍速く進むため、破壊的な衝撃波が到着する前であっても衝突を示す可能性があります。

たとえば、車や他の車両では、これにより、コンピューター信号を介してタイムリーにエアバッグをトリガーしたり、他の保護メカニズムを起動したりできます。 「その後、他の車両や乗客が結果を感じる時間を持つ前に、衝突にワイヤレスで対応できました」とドマンは言います。 「それは害を減らし、怪我を防ぐのに役立つ可能性があります。」

いくつかのテストがまだ必要ですが、研究者はガルフェノールベースの技術がわずか数年で発売されると信じています。 (Journal of Applied Physics、2015; doi:10.1063 / 1.4930891)

(American Institute of Physics、30.09.2015-NPO)