Ein Paar Energie-„Fänger“ machen das Unsichtbare sichtbar!

Willkommen im Micro-Energy Capture Laboratory, der Bühne der Wissenschaft. Hier tanzen wissenschaftliche Tänzer, und komplexe Geräte schweben wie Musik durch die Luft. Hier erklingen elektronische Hymnen, und unsichtbare Energiesprünge fließen durch die Luft. Schlagen Sie mit mutigem Herzen ein neues Kapitel in dieser Welt auf und finden Sie die Wahrheit der Wissenschaft zwischen dem Kleinen und dem Großen. Wer die offizielle Homepage der Forschungsgruppe von Associate Professor Gao Mingyuan von der School of Engineering and Technology der Southwest University öffnet, wird von der Kraft und Vitalität dieser Gruppe junger Menschen „gefangen“ sein. Schon wenige Sätze, so entspannt und schön wie Gedichte, können ihre Begeisterung und Leidenschaft voll zum Ausdruck bringen. Das Gerät auf dem Foto, das dünner als ein Blatt Papier ist, kann elektromagnetische 5G-Wellenenergie erfassen.

Gao Mingyuan

Als Gao Mingyuan im Jahr 2020 erstmals entdeckte, dass sein Wissen in den Bereichen flexible Elektronik und Gesundheit von Nutzen sein könnte, fasste er insgeheim den Entschluss, sich noch tiefer mit dem hochmodernen Bereich der flexiblen Stromversorgungssysteme für tragbare Geräte zu befassen. Obwohl erst drei Jahre vergangen sind, haben er und sein Team bereits viele Belohnungen geerntet. Er sagte: „Ich habe einfach das Glück, auf den Schultern von Giganten zu stehen. Vom Studium bis zur Arbeit haben mir meine Mentoren Professor Liu Sheng, Professor Wang Ping, Professor Yuerui Lu und meine Vorgänger alle wirksame und richtungsweisende Ratschläge gegeben. Mit der gemeinsamen Unterstützung aller Beteiligten entstand ein tragbares Mikroenergiesystem nach dem anderen.“

In seinem ersten Jahr an der Southwest University wurden die Forschungsergebnisse von Gao Mingyuan in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht. Im Rahmen des Projekts erforschten Gao Mingyuan und sein Team vor allem den wichtigen Faktor, der die Verbreitung tragbarer Geräte einschränkt: die Akkulaufzeit. Ihr Schwerpunkt lag auf der Überwindung der technischen Engpässe bei der flexiblen, grünen und nachhaltigen Energieversorgung und sie erzielten eine Reihe innovativer Ergebnisse. Anschließend arbeiteten sie weiter an der Anwendung von Energiequellen wie Thermoelektrizität, Bewegung und Radiowellen in tragbaren Geräten und schlugen erstmals Bewertungsindikatoren für das Stromversorgungssystem flexibler tragbarer Geräte vor, mit denen die Leistungsleistung, der Energieumwandlungsmechanismus und die Leistungsreduzierung unter Biege- oder Dehnungsbedingungen flexibler tragbarer Systeme umfassend bewertet werden können.

„Diese Errungenschaft ermöglicht es, das Stromversorgungsdesign zukünftiger tragbarer Geräte zu standardisieren und das Stromversorgungssystem intelligenter zu gestalten.“ Nach der Veröffentlichung der Ergebnisse wurde umgehend von den Mainstream-Medien wie der Nachrichtenagentur Xinhua darüber berichtet. Einige Branchenexperten sind der Ansicht, dass dieses Forschungsergebnis den Forschungsschwerpunkt und Entwicklungstrend zukünftiger flexibler Stromversorgungssysteme für tragbare Geräte darstellt. Die in der Studie vorgeschlagenen Bewertungsindikatoren werden künftig dabei helfen, die Stromversorgung tragbarer Geräte entsprechend unterschiedlicher Anwendungsszenarien wie Smart Home, Überwachung der menschlichen Gesundheit sowie Präzisionszucht von Vieh und Geflügel auszuwählen und so die Designstandardisierung und Industrialisierung tragbarer Geräte zu fördern.

Das Team von Gao Mingyuan hat seine praktischen Bemühungen zur „Erfassung“ von Energie nie eingestellt. In den letzten zwei Jahren haben sie eine Technologie zur drahtlosen Energieübertragung entwickelt, die die Energie elektromagnetischer Radiofrequenzwellen (wie 5G und WLAN) um uns herum sammeln kann und so eine unerschöpfliche Stromversorgung für tragbare Geräte ermöglicht, die unpraktisch sind und nicht aufgeladen werden können. Die Forschungsergebnisse wurden nacheinander in Applied Physics Reviews, einem Top-Journal im Bereich Physik, und Device, einer Tochtergesellschaft von Cell, veröffentlicht. Dies soll nicht nur Menschen, die nicht empfindlich auf elektronische Produkte reagieren (wie etwa ältere Menschen, Kleinkinder usw.), dabei helfen, das Problem des häufigen Aufladens tragbarer Geräte zu lösen und eine unterbrechungsfreie Echtzeitüberwachung von Smartwatches, Armbändern, tragbaren medizinischen Geräten usw. zu ermöglichen, sondern auch dazu beitragen, dass derartige Produkte die Gesundheitsrisiken ausschließen, die von chemischen Produkten wie Batterien ausgehen, sodass die menschliche Körpertemperatur, der Herzschlag und die elektromagnetischen Wellen in der Umgebung – diese „unsichtbaren“, aber allgegenwärtigen Energien – in alltäglichen Geräten in „greifbarer“ Form widergespiegelt werden können.

Erwähnenswert ist, dass diese Art von Technologie voraussichtlich auch zur Eisenbahnüberwachung in speziellen Umgebungen eingesetzt wird. „Entlang der Sichuan-Tibet-Eisenbahn gibt es dünn besiedelte Gebiete.“ Sie werden aufgrund ihrer „Stärke“ aufgrund klimatischer Eigenschaften wie etwa der großen Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht als für den Menschen unbewohnbare Gebiete eingestuft. Aus diesem Grund sind die „Wartung“ und die täglichen Inspektionen des Eisenbahnüberwachungssystems zu enormen Herausforderungen geworden. „Wenn es uns gelingt, ein System zu entwickeln, das sich allein durch Temperaturunterschiede selbst mit Strom versorgt und eine Echtzeitüberwachung aufrechterhält und so den Arbeitsaufwand für den täglichen Betrieb und die Wartung reduziert, können wir die Hindernisse für die Lösung damit verbundener Probleme beseitigen.“ Mit Blick auf die dringendsten Bedürfnisse der Branche begann Gao Mingyuan eine neue Runde des Skizzierens und Beschreibens in seinem Karrierekapitel.

Ehrgeiz ist das Leuchtfeuer des Lebens. Obwohl sich Gao Mingyuan erst seit wenigen Jahren der Spitzenforschung zu Mikroenergie-Erfassungsmechanismen und Mikroenergiegeräten widmet, hat er bereits über 20 erstklassige wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht, die über 1.500 Mal zitiert wurden, und ist Inhaber von sieben autorisierten Erfindungspatenten sowie Gewinner eines internationalen Innovationspreises. Er ist der festen Überzeugung: „Wenn Sie Tausende von Kilometern zurücklegen möchten, dürfen Sie nicht auf halbem Weg stehen bleiben.“ Mit Blick auf die Zukunft sagte er, dass er weiterhin mit dem Team zusammenarbeiten werde, um ihnen zu helfen, auf dem Boden zu bleiben und voranzukommen, bis sie die andere Seite der freien „Capture“-Energie in ihren Herzen erreicht hätten.