La recolección de energía, una tecnología ecológica, va más allá de la energía solar y eólica al generar electricidad a partir de energía no utilizada o desechada en la vida diaria, incluidas las vibraciones generadas por el paso de motores de automóviles o trenes.Una investigación intrigante reciente tiene como objetivo mejorar la eficiencia de la recolección de energía utilizando un nuevo tipo de metasuperficie que se puede reconfigurar, asemejándose al ensamblaje de ladrillos LEGO.

Un equipo de investigación colaborativo ha desarrollado una metasuperficie elástica multifuncional que se puede configurar libremente conectando y desconectando componentes para aplicaciones prácticas.Esta investigaciónapareceenCiencia avanzada.

Los metamateriales son estructuras diseñadas artificialmente que explotan las relaciones entre longitudes de onda para manipular la energía de las ondas, como la luz, la vibración y el sonido.Aprovechar esta capacidad enrecolección de energíapermite la acumulación de ondas elásticas en componentes piezoeléctricos, aumentando así la eficiencia de la producción de electricidad.Sin embargo, las limitaciones en el análisis teórico de las vigas que constituyen los metamateriales limitan su operación a una sola frecuencia y restringen su utilidad a propósitos específicos, planteando desafíos para su aplicación práctica en estructuras reales.

El equipo de investigación superó estas limitaciones empleando la teoría del haz de Timoshenko-Ehrenfest en lugar de la teoría del haz convencional de Euler-Bernoulli.Lo que distingue al primero es su consideración de las características fundamentales de la elasticidad, incluida la deformación por corte y los efectos de inercia rotacional de la viga.Este estudio marca la primera aplicación de esta teoría a la investigación de metamateriales elásticos.

Los investigadores lograron interpretar y modelar metamateriales elásticos para la modulación de fase de ondas elásticas utilizando la teoría del haz de Timoshenko-Ehrenfest.Además, fabricaron un nuevo tipo de metasuperficie elástica reconfigurable (TREM) basada en vigas de Timoshenko-Ehrenfest capaz de unir y separar múltiples estructuras.El TREM puede reconstruir su superficie según su aplicación, lo que permite controlar diversos fenómenos ondulatorios, como la refracción anómala de las ondas, el enfoque de las ondas, la propagación autoacelerada de las ondas y la reflexión total de las ondas en un amplio rango de frecuencias.

En particular, el TREM del equipo demostró una eficacia excepcional en la recolección de elásticos.energía de las olas, mejorando la potencia de salida eléctrica de los componentes piezoeléctricos hasta ocho veces.Esto resalta su valor como sistema de recolección de energía piezoeléctrica.

El profesor Junsuk Rho de los Departamentos de Ingeniería Mecánica, Ingeniería Química e Ingeniería Eléctrica y el estudiante de doctorado/maestría Geon Lee del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) se unieron al profesor Miso Kim de la Escuela deCiencia e Ingeniería de Materiales Avanzados de la Universidad Sungkyunkwan (SKKU) para colaborar en este proyecto.

El profesor Rho dijo: "Creo que nuestra metasuperficie recientemente desarrollada, diseñada para operar en rangos de frecuencia amplios y multifuncionales, resultará invaluable en la recolección de energía, sobre todo en la utilización ecológica de la energía ambiental. Esta tecnología, junto con sus aplicacionesen monitoreo de salud estructural, detección inalámbrica e Internet de las cosas, tiene un gran potencial para realizar contribuciones significativas en diversos campos".