Beberapa pohon Aspen - yang biasa disebut Quakies - memiliki dedaunan yang bergetar dan bergetar. Sekarang daun-daun itu telah mengilhami mekanisme pemanenan energi yang mungkin menyelamatkan penemu yang sarat debu di Mars.
Daun dan batang aspen yang bergetar - Populus tremuloides - via The Wild Garden.
Teknik menggunakan alam untuk memecahkan masalah manusia disebut biomimikri. Para peneliti di University of Warwick di Coventry, Inggris, mengatakan minggu ini (18 Maret 2019) bahwa mereka menggunakan teknik ini - terinspirasi oleh gerakan unik dari daun pohon aspen yang bergetar (Populus tremuloides) - untuk merancang mekanisme pemanenan energi yang dapat memberi daya pada sensor cuaca di lingkungan yang tidak bersahabat. Mereka mengatakan mekanisme itu mungkin juga melayani pasokan energi cadangan yang bisa menyelamatkan dan memperpanjang umur penemu Mars di masa depan.
Itu sangat menarik sekarang, setelah hilangnya Peluang bajak Mars, yang pasokan tenaga suryanya menyerah pada badai debu Mars besar musim panas lalu.
Jika Anda belum pernah di hutan aspen, Anda melewatkan sesuatu. Daun-daun pohon ini - yang biasa disebut Quakies di beberapa bagian AS Barat Daya - bergetar dalam angin sepoi-sepoi. Banyak orang menemukan mereka tenang, dan mereka tentu saja unik.
Peneliti teknik ini melihat sesuatu yang lain di daun aspen. Mereka menemukan bahwa mekanisme yang mendasari yang menghasilkan getaran daun aspen di angin rendah dapat menghasilkan daya listrik, seperti yang mereka katakan, "secara efisien dan efektif." Mereka merancang perangkat yang dimodelkan pada daun yang mengeksploitasi gerakan yang dihasilkan oleh angin. Karya mereka diterbitkan di Surat Fisika Terapan, yang ditinjau oleh banyak editor dan wasit ahli.
Sam Tucker Harvey dari University of Warwick - gelar Ph.D. kandidat dalam rekayasa - adalah penulis utama di atas kertas. Dia berkata:
Apa yang paling menarik tentang mekanisme ini adalah bahwa ia menyediakan cara mekanis untuk menghasilkan daya tanpa menggunakan bantalan, yang dapat berhenti bekerja di lingkungan yang sangat dingin, panas, debu atau pasir. Sementara jumlah daya potensial yang dapat dihasilkan kecil, itu akan lebih dari cukup untuk menyalakan perangkat listrik otonom, seperti yang ada di jaringan sensor nirkabel. Jaringan ini dapat digunakan untuk aplikasi seperti menyediakan penginderaan cuaca otomatis di lingkungan yang jauh dan ekstrim.
Profesor teknik Petr Denissenko dan Igor A. Khovanov, keduanya dari Universitas Warwick, adalah co-penulis di kertas baru. Denissenko mencatat bahwa satu aplikasi masa depan bisa sebagai catu daya cadangan untuk pendarat dan penjelajah Mars di masa depan. Dia berkata:
Kinerja Mars rover Opportunity jauh melebihi impian terliar para perancangnya, tetapi bahkan panel surya yang bekerja keras mungkin pada akhirnya diatasi oleh badai debu berskala planet. Jika kita bisa melengkapi penemu masa depan dengan pemanen energi mekanik cadangan yang didasarkan pada teknologi ini, itu dapat memajukan kehidupan generasi berikutnya penemu dan pendarat Mars.
Pernyataan dari para ilmuwan ini menjelaskan:
Kunci untuk daun aspen yang berangin namun bergetar dengan amplitudo besar bukan hanya bentuk daunnya, tetapi yang lebih penting berkaitan dengan bentuk batang yang rata dan efektif.
Peneliti University of Warwick menggunakan pemodelan matematika untuk menghasilkan padanan mekanis daun. Mereka kemudian menggunakan terowongan angin berkecepatan rendah untuk menguji perangkat dengan balok penopang seperti batang datar daun Aspen, dan ujung bilah melengkung dengan busur melintang yang bertindak seperti daun utama.
Mata pisau kemudian diorientasikan tegak lurus dengan arah aliran, yang memungkinkan pemanen menghasilkan osilasi yang berkelanjutan pada kecepatan angin yang tidak seperti biasanya pada daun aspen. Pengujian menunjukkan bahwa aliran udara menjadi melekat pada permukaan belakang blade ketika kecepatan blade menjadi cukup tinggi, karenanya bertindak lebih mirip dengan aerofoil daripada pada badan tebing yang biasanya telah dipelajari dalam penuaian energi angin.
Di alam, kecenderungan daun untuk bergetar juga ditingkatkan oleh kecenderungan batang tipis untuk memutar angin dalam dua arah yang berbeda. Namun, para peneliti memodelkan dan menguji menemukan bahwa mereka tidak perlu mereplikasi kompleksitas tambahan dari tingkat pergerakan lebih lanjut dalam model mekanis mereka. Cukup mereplikasi sifat dasar batang datar dalam balok penopang dan ujung pisau melengkung dengan penampang busur melengkung yang bertindak seperti daun utama sudah cukup untuk membuat gerakan mekanis yang cukup untuk memanen daya.
Para peneliti mengatakan mereka selanjutnya akan memeriksa teknologi pembangkit tenaga berbasis gerakan mekanis mana yang paling baik untuk dapat mengeksploitasi perangkat ini dan bagaimana perangkat itu bisa digunakan dalam array.
Ingin mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana daun aspen bergetar? Dan dengarkan karakteristik gemerisik mereka? Lihat video ini:
Intinya: Daun Aspen dikenal bergetar unik dalam angin sepoi-sepoi. Gerakan mereka mengilhami para peneliti di University of Warwick untuk merancang mekanisme pemanenan energi baru untuk sensor cuaca, yang mungkin juga melayani cadangan energi cadangan untuk penemu Mars masa depan.