Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ENERGY COLLECTION SYSTEM FOR MEDICAL APPLICATIONS

Zueva E.A. 1
1 Novgorod State University named after Yaroslav the Wise
The magnetoelectric effect in layered magnetostrictive-piezoelectric structures is a second-order effect. If we consider separately the magnetic and piezoelectric phases, it is not there. Due to the mechanical interactions of the piezoelectric and magnetostrictive subsystems, the appearance of a magnetoelectric effect in composite magnetostrictive-piezoelectric structures is due. The magnetoelectric effect is widely used in the modern world and is considered in detail for the development of various devices, for example, energy harvesting systems. Collecting energy, in a general sense, is the transformation of the energy around it into electrical energy. The main part of the devices is surrounded by a large number of sources of unused energy: mechanical vibrations, sunlight, heat, etc. The main goal is to capture and accumulate this unused energy. There are a number of devices for generating energy from these sources: electrical, electrostatic, piezoelectric and magnetostrictive. The proposed energy collection system is designed to power various biomedical sensors and belongs to the field of personalized medical assistants. Such an energy collection system serves as a replacement for traditional power sources, such as batteries. The sensitive element of such systems is a layered composite structure. Layered composite magnetoelectric materials consist of magnetic and piezoelectric materials.
magnetoelectric effect
energy harvesting system
harvester
composite

Введение

Магнитоэлектрический эффект в слоистых магнитострикционно-пьезоэлектрических структурах является эффектом второго порядка. Если рассматривать по отдельности магнитную и пьезоэлектрическую фазы его там нет. Вследствие механических взаимодействий пьезоэлектрической и магнитострикционной подсистем обусловлено появление магнитоэлектрического эффекта в композиционных магнитострикционных-пьезоэлектрических структурах.

Магнитоэлектрический эффект широко используется в современном мире и подробно рассмотрен для разработки различных устройств, например, системы сбора энергии.

Основная часть

Сбор энергии, в общем значении, представляет из себя преобразование находящейся вокруг энергии в электрическую энергию. Основная часть приборов окружена большим количеством источников неиспользуемой энергии: механические колебания, солнечный свет, тепло и т.д. [1]. Главной целью считается улавливание и скопление данной неиспользуемой энергии. Есть некоторое количество устройств для получения энергии из данных источников: электрические, электростатические, пьезоэлектрические и магнитострикционные [2]. Предлагаемая система сбора энергии предназначена для питания различных биомедицинских сенсоров и относится к области персонализированных медицинских помощников (рис. 1). Такая система сбора энергии служит заменой традиционным источникам питания, например, батарейкам.

Изображение выглядит как стеклянная банка

Автоматически созданное описание

Рисунок 1 – Пример использования системы сбора энергии для имплантов

Чувствительным элементом таких систем является слоистая композитная структура. Слоистые композиционные магнитоэлектрические материалы состоят из магнитных и пьезоэлектрических материалов (рис. 2).

Рисунок 2 – Магнитострикционная-пьезоэлектрическая двухслойная структура

Главное преимущество таких материалов по сравнению с монокристаллами состоит в том, что эффект проявляется уже при комнатных температурах и величина эффекта на несколько порядков больше, чем в монокристаллах. Так же, появляется возможность использовать композиционный материал с определенными магнитоэлектрическими свойствами путем изменения состава магнитной и пьезоэлектрической фаз.

Заключение

В современном мире особую актуальность приобретает внедрение передовых технологий для удобства работы медицинских учреждений и мониторингом состояния больных. Данная разработка позволит реализовать дистанционное наблюдение у предназначенных для этого имплантов, например, больных сахарным диабетом, артериальной гипертензией, хронической сердечной недостаточностью.