Хоровиц рассказал, что над вопросом о получении энергии из звука он
начал раздумывать еще десять лет назад, когда учился в Университете
Флориды.
«Мы изучали двигатели лайнеров и технологии шумоподавления для снижения
гула от работы двигателя, – рассказал Хоровиц. – Мы обратили внимание
на то, что в этой среде циркулирует много акустической энергии».
Со временем Хоровиц и его коллеги осознали, что невероятный рев
реактивного двигателя, который может иметь более 130 децибел (этого
достаточно для появления физической боли), может быть преобразован в
электрическую энергию.
Хоровиц и его коллега, дипломированный специалист Марк Шеплак, смогли
получить энергию из звука благодаря так называемым пьезоэлектрикам.
Пьезоэлектрический материал использует напряжение и механическое
растяжение (например, при сгибании проволоки или нажатии на кнопку) для
преобразования в электрический заряд.
Используя пьезоэлектрический материал, ученые создали чрезвычайно
чувствительную тонкую мембрану из алюминия, которая может
преобразовывать вибрации, вызываемые звуком, в электричество, которого
будет достаточно для питания небольшого датчика.
Хоровиц сказал, что преимущество безбатарейного датчика состоит в том,
что нет необходимости использовать аккумуляторы или провода для запуска
двигателя датчика, упрощая, таким образом, его использование.
Следующим этапом стало прикрепление мембраны к специальному
цилиндру, который снижает шум двигателя путем гашения определенных
частот. Проект строительства такого шумоподавляюшего устройства
финансирует NASA, которое помогает коммерческим производителям самолетов
придумывать более тихие реактивные двигатели.
«Святой Грааль»
Подобные исследования проводятся и в Джорджии, где профессор
машиностроения Кен Канифэйр и его коллеги создали устройство сбора шума
гидравлических насосов и клапанов, применяемых в различных промышленных
машинах. Эти гидравлические насосы создают звук при движении жидкости в
замкнутом пространстве.
Устройство Канифэйра также имеет датчики, которые предоставляют ценную
информацию о работе машины и, возможно, в один прекрасный день позволят
понять, как сделать ее работу тише.
«Гидравлика лежит в основе работы всевозможной строительной техники, –
сказал Канифэйр. – Если можно было бы на пару порядков улучшить
преобразование энергии, то также стало бы возможным снижать общий шум.
Это своего рода «Святой Грааль» в нашей сфере.
Канифэйр считает, что не так уж и много энергии может быть собрано, но
даже незначительное ее количество может иметь большое значение для
сложных машин. По его словам, как минимум две крупные компании
заинтересованы в разработке такого устройства, и он предполагает, что
прототипы появятся на рынке в ближайшие три-пять лет.
В 2011 году голландская инженерная группа смогла получить
приспособление для получения энергии из звука ветра, проходящего через
небольшое отверстие под определенным углом – подобно звуку, получаемому
от дуновения поверх бутылки.
«Хотя это звучит немного надуманно, подобное устройство в большом
масштабе будет иметь меньше движущихся частей, чем в существующих
ветровых турбинах», – сказал Хоровиц. По его словам, это намного удобнее
и безопаснее.
