Foliowe mikro- i nano-systemy samozasilające (SP-MEMS i SP-NEMS) a e-obuwie jutra

• Autorzy: Gąsiorski K. P. , Haduch M. , Pauluk M.

Warianty tytułu

EN

Film Self Powered Micro-and Nanosystems (SP-MEMS and SP-NEMS) and e-footwear of future

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania nad właściwościami elastomerów [1,2,6], które charakteryzują się prostym i odwrotnym efektem piezoelektrycznym pozwalają wysnuć przypuszczenie, że już wkrótce znajdą one szersze zastosowanie wraz z tradycyjnymi materiałami przy wytwarzaniu obuwia, umożliwiając tym samym konstrukcję butów przyszłości (w literaturze określanych jako e-obuwie), wyposażonych np. w takie urządzenia jak: czujniki nacisku, mikropompy, piezogeneratory i inne specjalistyczne samozasilające systemy typu SP-MEMS i SP-NEMS (ang. Self Powered-Micro Electro-Mechanical Systems i odpowiednio Self Powered-Nano Electro Mechanical Systems) W pracy przedstawiono wyniki doświadczeń z gromadzenia energii rozpraszanej przy chodzeniu oraz wykorzystanie jej do zasilania mikro- i nanosystemów zintegrowanych z e-obuwiem. Podano przykłady zastosowań dla takiego e-obuwia. Przewiduje się, że nowe materiały, będą pomocne przy monitorowaniu stanu zdrowia człowieka, monitorowaniu parametrów użytkowania odzieży i obuwia, poprawianiu komfortu użytkowego i wreszcie zasilaniu elektroniki przenośnej stanowiąc alternatywne źródło zasilania. Opisano proces technologiczny integracji sprzętowej mikropiezogeneratora z elektroniką przenośną, a także zaprezentowano wybrane moduły mogące być wykorzystane w konstrukcji innowacyjnych mikrosystemów obuwniczych.

EN

Research on elastomers-based materials [1, 2, 6] that feature simple and reverse piezoelectric effect allow conclude that in near future elastomers will be found to wider apply together with ordinary materials in production of the shoes of future (in literature appointed as e-shoes), equipped in such devices as: pressure sensors, micropumps, piezogenerators and many special Self-Powered - Mechano-Electro-Micro-Systems (SP-MEMSs). This article shows the results of research into harvesting the energy, dispersed while walking and how to make it available to power the shoe-integrated micro- and nanosystems. There are shown the examples of applications in such e-shoes. It is potentially already proved, that new functional materials can control humans health, as well as his cloth and shoes in so far as: functional parameters, usage comfort improvement, alternative energy sources to power portable electronic devices. Further-more, there is also described the technology of micropiezogenerator integration with mobile electronics, and selected modules for preparing the innovative footwear microsystems.

Słowa kluczowe

PL

elastyczna elektronika organiczna; obuwie inteligentne; alternatywne źródła energii; piezo generatory; elektronika przenośna; obuwnicze systemy zasilania; sensory; aktuatory; MEMS; NEMS

EN

flexible organic electronic; smart shoe; alternative energy; piezogenerators; portable microelectronic; shoe power solution; sensors; actuators; MEMS; NEMS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 53, nr 2
• Strony: 86--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gąsiorski K. P.

autor

Haduch M.

autor

Pauluk M.

• Instytut Przemysłu Skórzanego w Łodzi Oddział w Krakowie, Zakład Inżynierii Materiałowej, Kraków

Bibliografia

• [1] Klimiec E., Zaraska W., Zaraska K., Gąsiorski K. P., Sadowski T., Pajda M.: Piezoelectric polymer films as power converters for human powered electronics. Microelectronics Reliability 48 (2008), 897-901.
• [2] Klimiec E., Zaraska W., Zaraska K., Gąsiorski K. P., Sadowski T., Pajda M.: Electroactive Polymers harvesting energy from walking. Elektronika 2, 2008, ss. 68-71.
• [3] Gąsiorski K. P., Konopka J., Szamel Z., Leuenberger D.: Zintegrowane mikrosystemy elektromechaniczne (MEMS) w konstrukcji obuwia inteligentnego. Konferencja MAT-ECO-SHOE Kraków listopad 2010. [w:] ”Obuwie. Badania i innowacyjne technologie wytwarzania” pod redakcją T. Sadowski, 2010, s. 40-47. ISBN 978-83-932150-0-3.
• [4] Konopka J., Gąsiorski K. P.: Przegląd innowacyjnych materiałów i konstrukcji w protetyce kończyn dolnych. [w:] Materiały V Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Obuwie i wkładki ortopedyczne oraz profilaktyczne, ORTHO-SHOES 2010, Krakow 23-24 kwietnia 2010 r., Instytut Przemysłu Skórzanego w Łodzi Oddział w Krakowie, Kraków 2010.
• [5] Sprawozdanie z fazy A projektu realizowanego w ramach Przedsięwzięcia Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Inicjatywa technologiczna I pt.: ”Systemy generowania mocy do produkcji obuwia inteligentnego zintegrowanego z przenośną elektroniką” wykonane przez Instytut Przemysłu Skórzanego Oddział w Krakowie w ramach umowy nr KB/70/12119/IT-B/U/08. 2012, Praca IPS nie publikowana.
• [6] Klimiec E., Zaraska W., Zaraska K., Gąsiorski K., Sadowski T., Falkiewicz-Dulik M.: Konwersja energii mechanicznej w energię elektryczną za pomocą piezogeneratorów mikromocy. Zastosowanie kopolimeru polietylen-polipropylen. X Międzynarodowa Konferencja Naukowa MAT-ECO-SHOES 2008, Kraków, 27-28 listopad 2008, ss. 175-180.
• [7] Falkiewicz-Dulik M., Pasek St., Gąsiorski K. P.: Polimery elektroprzewodzące do produkcji klejów specjalnych. Przegląd Włókienniczy. Włókno. Odzież. Skóra 2009, 1, 25-29.
• [8] Gąsiorski K. P., Pasek St., Falkiewicz-Dulik M., Tarnawski I.: Wybrane zagadnienia z technologii drukowania generatorów piezoelektrycznych do obuwia metodą fleksografii lub offsetu. Przegląd Włókienniczy. Włókno. Odzież. Skóra 2009, 10, 38-4 cz. 1 i 11, 21-22 cz. 2.
• [9] Starner T.: Human-powered werable computing. IBM Systems Journal Vol. 35, NOS 384, 1996.
• [10] Krupenkin T., Taylor Ashley J.: Reverse electrowetting as new approach to high-power energy harvesting. Nature Communications. Published 23 Aug 2011.
• [11] Najafi K.: Micro Energy Harvesters-An Alternative Source of Renewable Energy. Presented At COMS 2008, Mexico.