Чем интересен для телеметрии графен

Мы были первыми в теории, но на практике опять можем отстать..

Графен, за который российские физики, работающие в Манчестере, получили Нобелевскую премию, может привести к революции в телеметрии, дистанционном мониторинге и не только.

Немножко физики...

С помощью графена можно превращать энергию вибраций в электричество, а колебания атомов графена можно возбуждать и с помощью лазерных источников излучения. Речь идет не о беспорядочном тепловом движении атомов (Броуновское движение), а о пространственно упорядоченных волнах колебаний, которые напоминают колебательные моды тонкостенных механических оболочек и других конструкций. Возбуждая такие колебания в сверхтонких пленках графена мы осуществляем преобразование переданной энергии в электрическую на предельно высоком быстродействии.

До глобальной передачи энергии на расстояние пока далеко, но...

Конечно, такая передача энергии на расстояние сопряжена пока с достаточно большими потерями по сравнению с проводной передачей энергии, но в случаях, когда последняя затруднена, появилось значительно больше альтернатив. Во первых - это оборонные применения, во вторых - задачи создания инновационной техники, для испытания которой нужны испытательные стенды, системы мониторинга, датчики, не нарушающие испытываемую конструкцию. Проводятся эксперименты по дистанционной зарядке аккумуляторов дронов, мобильных телефонов и т.д. Эти возможности открылись благодаря в том числе и работе лаборатории Тибадо Арканзасского университета.

Конкретно для телеметрии:

Результаты исследований могут быть использованы, например, для питания вращающихся на валах датчиков крутящего момента с усилителями типа KMT.
Задачи мониторинга машин и механизмов могут получить новый импульс для изучения и практического решения благодаря тому, что для питания преобразователей сигнала и датчиков не потребуется устанавливать каких либо периодически сменяемых источников питания.
Станет возможным дистанционный мониторинг узлов с конструкционными ограничениями по установке датчиков и устройств передачи сигналов.

В отличие от пьезотехнологий, здесь источником энергии может быть не только механические вибрации, но и тепловая/световая энергия. Тонкие пленки графена являются прозрачными в широком спектре излучения и пропускают свет через несколько слоев в глубь преобразователя, повышая его эффективность по сравнению с фотодиодными технологиями. Эффективность солнечных батарей низка из-за отражения существенной части падающей энергии от поверхности. Прозрачные графеновые пленки пропускают свет, с малыми потерями на отражение.

От экспериментов к практике...

Выше упомянутые разработки уже выходят из кабинетов теоретиков и лабораторий в практику. Так компания Perpetuum анонсировала устройство мониторинга состояния подшипников колесных пар, которое уже испытано на практике. Причем для работы телеметрических датчиков, усилителей/преобразователей и передатчиков телеметрического сигнала использована энергия вибрации деталей колесных пар.
А что мешает добавить в устройство акселерометр и измерять вибрацию в диапазоне от низкочастотной, связанной с осями, до 20-килогерцовой, на которой "шумят" подшипники? Конечно, для анализа состояния подшипников, вычисления crest-фактора главных линий спектра вибрации и других расчетов потребуются вычислительные мощности, которые пока нерентабельно размещать на колесной паре, но простая система сбора данных с датчиков и телеметрическая передача их в бортовой компьютер железнодорожного состава является вполне реальной.

Следите за новостями на нашем сайте.
Нас ждут открытия, которые изменят наш мир, и даже обеспечат нас дешевой энергией, которая окружает нас, но пока недоступна, так как низкопотенциальную энергию мы до сих пор приручить не могли.