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“零噪节能宝”:一款可以降噪的发电窗帘

2021-03-01 13:12:36 中国能源网

现如今,随着人们生活水平的日益提高,人们对于自己的生活质量有了更多的要求。然而,城市的噪声污染问题却一直难以得到合理且有效的解决。噪声污染无处不在:车辆穿行不息的路边居民房、昼夜不停工作的工厂、喧闹广场边的住房区……

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图一:城市交通噪声

噪声污染是一个不可忽视的问题。据科学研究表明:长期暴露在噪声环境中,不仅可能使人产生压抑、恐惧、愤怒和焦虑的情绪,也可能损害我们的神经系统、内分泌系统和心血管系统,加大高血压以及心脏病患者的危险系数。你习以为常的噪音,早已成为危害我们身心健康的潜在“杀手”。

针对这样的问题,来自武汉理工大学的一支致力于节能减排的创新团队成功设计出了一种窗帘,该窗帘不仅可以降噪,甚至可以将噪声转化为电能为我们的手机充电。一方面使得家居生活更加安静的同时,也节省了一部分的家庭用电,未来可能成为广大闹市区、街道边家庭的福音。

该降噪发电窗帘结构简单且适用范围广,主要由四大部分组成:1、声子晶体部分;2、吸声纤维层部分;3、压电部分;4、电池电路部分。主要设计思路如下图:

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储存的电能最终通过USB输出端口为手机等外接负载所用。

该团队设计的纤维颗粒复合结构,进一步优化了吸声效果。在实现声能到电能的转化的同时,也利用了生物质的原材料,具有显著的节能减排效果,符合绿色发展的要求。

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窗帘小单元的结构

在仿真方面,该团队已利用COMSOL Multiphysics(一种物理领域常用仿真软件)仿真声子晶体结构对于声压的增强效果,在2Pa的声压作用下,声子晶体结构的带隙在1KHz-2KHz与4KHz-5KHz,并对其他高频段噪声也有较好的吸收效果,且该窗帘将应用3D打印技术和静电纺丝技术实现生产。

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静电纺丝技术

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3D打印过程

在现有成果方面,已有的锌-空气电池研究成果,为产品的电能可逆存储利用提供坚实的理论基础。该项目已申请1项国家发明专利,1项实用新型专利,发表1篇论文。并且一些高新科技公司已表现出合作的意向。

产品创意方面,该窗帘创新地采用一种声子晶体、纤维颗粒复合结构。声子晶体结构能对中高频段的噪声进行吸收,纤维吸音材料层能对低频噪声进行吸收,可以由此得到宽频段的吸声结构。且纤维颗粒复合层采用废弃生物质资源的回收利用,减少了碳排放量。通过静电纺丝技术、3D打印等材料制造工艺,实现了声子晶体结构和压电材料的柔性化制备。在声电转化技术上,通过声压在声子晶体点缺陷处得到加强,利用PVDF将振动机械能转化为电能,实现对声能的高效转化。最后,声音的振动能量通过柔性压电材料的压电效应转化成电能,由电极片等方式引出至锌-空气电池实现可逆存储。电能可以由端口输出供给小型用电器、医院及居民区等场所的备用电源进行充电加以利用。




责任编辑: 李颖

标签: “零噪节能宝” 发电窗帘

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