Тонка п'єзоелектрична плівка на віконному склі, що поглинає шум вулиці і перетворює його в енергію для зарядки телефону. Пішоходи на тротуарах, ескалаторах метро, ??які заряджають через п'єзо перетворювачі акумулятори автономного освітлення. Щільні потоки автомобілів на жвавих трасах, що виробляють мегавати електроенергії, якої вистачає для цілих міст і селищ.
Фантастика? На жаль, поки так, і такий може залишитися. Є велика ймовірність, що скоро закінчиться ажіотаж навколо сенсаційних повідомлень про чудесні перспективи генераторів енергії на п'єзоелементах. А ми будемо знову мріяти про безпечну, відновлюваної і, що гріха таїти, дешевої електричної енергії, отриманої із залученням інших явищ. Адже список фізичних ефектів чудово великий.
Явище п'єзоелектрики було відкрито братами Джексоном і П'єром Кюрі в 1880 році і з тих пір набуло широкого поширення в радіотехніці та вимірювальної техніки. Полягає вона в тому, що зусилля, прикладене до зразка п'єзоелектричного матеріалу, призводить до появи на електродах різниці потенціалів. Ефект звернемо, тобто спостерігається і зворотне явище: прикладаючи до електродів напруга, зразок деформується.
Залежно від напрямку перетворення енергії п'єзоелектрики діляться на генератори (пряме перетворення) і двигуни (зворотне). Термін" пьезогенератори" характеризує не ефективність перетворення, а тільки напрямок перетворення енергії.
Саме перший явищем, пов'язаним з генерацією електрики при механічному впливі, зацікавилися в останні роки інженера і винахідники. Як з рогу достатку, посипалися повідомлення про можливості отримання електричної енергії, утилізуючи вуличний шум, рух хвиль і вітру, навантаження від переміщення людей і машин.
Сьогодні відомо кілька прикладів практичного використання подібної енергії. На станції метро «Марунучі» в Токіо встановлені пьезогенератори в залі для придбання квитків. Скупчення пасажирів вистачає для управління турнікетами.
У Лондоні, в елітній дискотеці, пьезогенератори живлять кілька ламп, які стимулюють танцюючих і ... продаж прохолодних напоїв. Стали буденними п'єзоелектричні запальнички. Зараз будь-який курець носить в кишені власну «електростанцію».
Порівняно недавно підірвало світову громадськість повідомлення про випробування систем отримання енергії від рухомого автотранспорту. Ізраїльські вчені з невеликої фірми Innowattech підрахували, що 1 кілометр автобану може генерувати електричну потужність до 5 МВт. Вони не тільки виконали розрахунки, але і розкрили кілька десятків метрів полотна автостради і змонтували під ним свої пьезогенератори. Здавалося, що нарешті настав прорив у галузі альтернативної енергетики. Але в цьому виникають серйозні сумніви.
Розглянемо детальніше фізику процесів, що відбуваються в п'єзоелектрики. Для знайомства з принципами генерації енергії п'єзоелектричними матеріалами достатньо розуміння кількох базових механізмів. При механічній дії на пьезоелемент відбувається зміщення атомів в несиметричною кристалічній решітці матеріалу. Це зміщення призводить до виникнення електричного поля, яке індукує (наводить) ...
