Väitöstilaisuus Oulun yliopistossa

Väittelijä

DI Jaakko Palosaari

Tiedekunta ja yksikkö

Oulun yliopiston tutkijakoulu, Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta, Mikroelektroniikan laboratoriot
+358 294 48 0000

Oppiaine

Mikroelektroniikka

Väitöstilaisuus

13.12.2017 12:00

Väitöstilaisuuden paikka

Linnanmaa, Oulun yliopisto, TS 101

Aihe

Pietsosähköinen energiankeräys kävelystä cymbal ja kalvotyppisillä rakenteilla
Energy harvesting from walking using piezoelectric cymbal and diaphragm type structures

Vastaväittäjä

Prof. Ahmad Safari, Glen Howatt Electronic Materials Laboratory, Dep. of Material Science and Engineering, Rutgers University, NJ

Toinen vastaväittäjä

Prof. Tim Button, School of Metallurgy and Materials, University of Birmingham, Edgbaston, UK

Kustos

Dosentti Jari Juuti, Oulun yliopisto

Energiankeräys kävelystä

Väitöskirjassa kehitettiin rakenteita, joilla voidaan kerätä energiaa esimerkiksi kävelystä hyödyntämällä kineettisen energian sähköiseksi muuttavaa pietsosähköistä ilmiötä.

Monet elektroniset laitteet ympäröivät meitä jokapäiväisessä elämässämme. Pienitehoisten elektronisten laitteiden eksponentiaalinen kasvu teollisuudessa, terveyssektorilla, puolustusteollisuudessa, kulkuneuvoissa sekä kannettavassa kulutuselektroniikassa on johtanut suureen tarpeeseen kehittää järjestelmiin integroituvia energialähteitä. Energiankeräys ympäristöstä mahdollistaa myös itsenäiset langattomat anturit, joilla voidaan esimerkiksi valvoa valmistusprosesseja tai varoittaa työntekijöitä vaarallisista olosuhteista.

Väitöstyö keskittyi pietsosähköisten keraamien hyödyntämiseen energiankeräyksessä matalataajuisista mekaanisista voimista. Kaksi erilaista rakennetta suunniteltiin, valmistettiin ja optimoitiin sovellusalueena ihmisen kävely. Kantapäähän kohdistuva kineettinen energia kävelyn aikana analysoitiin mallinnusohjelmistolla ja mittaamalla energiankeräimen sähköinen vaste. Tuloksien avulla suunniteltiin ja toteutettiin kävelyprofiilia imitoiva mekaaninen laite, jonka liikkeen avulla tutkittiin syntyvän voiman nopeuden, vaiheen ja suuruuden vaikutusta energiankeräyksen hyötysuhteeseen ja saatavaan tehoon. Rakenteen toimivuus testattiin myös todellisessa ympäristössä integroimalla se juoksukenkään.

Kehitetyllä pietsosähköisellä energiankeräimellä saavutettiin korkeimmat raportoidut energiatiheydet käytetyllä taajuusalueella. Tulosten valossa energiankeräin voisi ladata elektronisen laitteen akkua tai mahdollistaa pienitehoisten laitteiden toimivuuden ainoana virtalähteenä.

Väitöskirja

Viimeksi päivitetty: 4.11.2017