Forscher löschen störende Vibrationen aus
Piezoelektrische Elemente wirken laut Nanjing University of Aeronautics and Astronautics dagegen
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Vibrationen: Diese lassen sich piezoelektrisch auslöschen (Illustration: Gerd Altmann, pixabay.com) |
Nanjing (pte002/13.06.2024/06:05)
Ingenieure der Nanjing University of Aeronautics and Astronautics setzen bei der Suche nach störenden Vibrationen an Fahr- und Flugzeugen sowie in Maschinen auf piezoelektrische Elemente. Diese erzeugen Strom, wenn sie mechanisch belastet werden. Deshalb werden sie oft genutzt, um Sensoren im Internet der Dinge batterielos mit Strom zu versorgen. Es reichen Vibrationen, um schwache Ströme zu erzeugen, die für die meisten Sensoren ausreichen.
Exakte Gegenbewegungen gefragt
Umgekehrt können diese Elemente Vibrationen unterdrücken. An geeigneten Stellen angebracht, wirken sie Vibrationen entgegen, die gemessen und in Echtzeit erfasst werden, indem ein konstanter oder variabler Strom in das Element geleitet wird. Es führt dann die Gegenbewegungen aus, sodass die Vibrationen gedämpft oder sogar völlig ausgelöscht werden. Nach dem gleichen Prinzip arbeiten Kopfhörer, die bestimmte Frequenzen unhörbar machen, indem sie mit Antischall ausgelöscht werden.
Die experimentellen Ergebnisse untermauern die theoretischen Vorhersagen. Das System der chinesischen Wissenschaftler zeigte einen einstellbaren Dämpfungsbereich von minus fünf bis minus 25 Dezibel (dB) - sechs dB sind eine Verdoppelung des Schallpegels. Die nötige Leistung liegt bei maximal 25 Milliwatt, was sein Potenzial für einen autarken Betrieb und seine Eignung für Anwendungen mit begrenzter Energieverfügbarkeit unterstreicht.
Breiter Fächer der Anwendungen
"Diese Technologie ist ein entscheidender Fortschritt, denn sie bietet eine hervorragende Vibrationsdämpfung. Sie verbessert die Systemleistung, eröffnet neue Möglichkeiten der Nachhaltigkeit und weist den Weg zu autonomen Lösungen der Schwingungskontrolle", so Forscher Yipeng Wu.
Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie sind breit gefächert: Die Luft- und Raumfahrt, die Automobilbranche sowie die Industrie werden von leichteren, effizienteren und kostengünstigeren Systemen profitieren, heißt es. Diese Innovation könnte somit ein entscheidender Schritt hin zu autonomen und intelligenten mechanischen Systemen sein.
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