Стандарты МЭК сохраняют наследие Жака Кюри, открывшего пьезоэлектричество

Французского физика Жака Кюри (на фото слева), родившегося 29 октября 1855 года, сегодня помнят главным образом благодаря открытию пьезоэлектричества. Кюри и его младший брат Пьер впервые продемонстрировали пьезоэлектрический эффект в 1880 году. Но прошло более века, прежде чем данному эффекту удалось найти сколь-либо ценное практическое применение.

Специалисты Международной электротехнической комиссии (International Electrical Commission; IEC; МЭК) к настоящему моменту успели подготовить, опубликовать и неоднократно обновить ряд добровольных основанных на консенсусе стандартов, касающихся пьезоэлектрических технологий. 

В частности, соответствующие документы публикуются техническим комитетом МЭК / ТК 49, сфера деятельности которого охватывает пьезоэлектрические, диэлектрические и электростатические устройства.

Пьезоэлектричество - это электрический заряд, генерируемый определенными кристаллами при приложении механического напряжения. Сегодня данный эффект находит многочисленные применения в разных сферах. 

От пьезоэлектрической струйной печати до заживления переломов костей – изобретение Жака Кюри используется многими способами. В зажигалках и газовых плитах пьезоэлектрический эффект используется для формирования искры, позволяющей воспламенить газ.

Пьезоэлектрический эффект также стоит за технологиями, предназначенными для сбора энергии из окружающей среды и преобразования ее в электричество. Например, пьезоэлектрические кристаллы встраиваются под слой асфальта, и когда автомобили едут по дороге, колеса создают силу, которая заставляет эти кристаллы деформироваться и генерировать электрическую энергию. Затем эту электроэнергию можно использовать для запики уличных фонарей или светофоров. 

Сгенерированное электричество можно хранить в батареях для использования по мере возникновения необходимости или подавать в электрическую сеть. И, поскольку данная технология использует существующую дорожную сеть, не нужно выделять новое пространство под развертывание генерирующих мощностей. Следовательно, рассматриваемая технология крайне актуальна для мегаполисов, где наблюдается дефицит земельных участков.

Серия стандартов МЭК 62830 "Полупроводниковые устройства - Полупроводниковые устройства для сбора и генерации энергии", включающая 8 документов за авторством специалистов технического комитета МЭК / ТК 47, охватывает методы оценки характеристик подобных пьезоэлектрических устройств.

Описанные выше системы по выработке электроэнергии с использованием дорог все еще находятся на начальной стадии разработки. Поскольку большая часть текущих исследований в данной сфере проводится частными компаниями, количество тематических данных, находящихся в открытом доступе, строго ограничено ввиду стремления компаний сохранить коммерческую тайну.

Из-за отсутствия налаженного массового производства компонентов соответствующих систем затраты на развёртывание подобных генерирующих установок все еще остаются высокими, но, учитывая акцент на "зеленые технологии" в странах Запада, спрос на рассматриваемые решения остается крайне высоким.

Некоторые инженеры предлагают включать в состав генерирующих систем дополнительные компоненты (например, датчики и микропроцессоры) для мониторинга состояния дорожной инфраструктуры и условий движения транспортных средств в режиме реального времени. 

Подобные решения часто основываются на стандартах, разработанных техническим комитетом МЭК / ТК 47 (Датчики) и подкомитетом 25 (Микропроцессорные системы) при объединенном техническом комитете ИСО / МЭК / ОТК 1, который функционирует при поддержке Международной организации по стандартизации (International Organization for Standardization; ISO; ИСО). 

Пока не ясно, какие технологии, основывающиеся на пьезоэлектрическом эффекте, будут фактически внедрены по всему миру. Но инженеры сохраняют энтузиазм, не прекращая гонку за все более совершенными возобновляемыми источниками энергии.

Брат Жака Кюри, Пьер, вместе со своей женой Мари Кюри и Анри Беккерелем получил Нобелевскую премию по физике за работы по радиационному излучению. Жак Кюри получил должность профессора минералогии в Университете Монпелье, которую ученый занимал до своей кончины в 1941 году.