科學網—高效低頻振動發電機問世

2020-11-25 科學網

 

近日，由新加坡科學技術研究院完成的一項成果讓電子設備徹底無須電池的日子離我們近了一步。該院微電子研究所（IME）的研究人員研製出了一種通過吸收環境中的低頻振動來為小型電子設備供電的器件，向人們展示了電池替代技術的可能性。

 

據了解，此前有科學家已經研製出能夠利用低頻振動來進行發電的設備，但這些設備必須通過增大體積來提高輸出功率，而且只能吸收某一特定頻率的振動。上述缺陷限制了設備的實用性。

 

而IME的研究人員研製的新型振動發電機的創新點是一種以氮化鋁材料為基質的能量採集器。這種能量採集器具有很強的適用性，能夠吸收頻率在10~100赫茲之間的振動。

 

IME傳感與制動器微系統項目主任Alex Gu提出了這種能量採集器的技術理念。對於該器件的工作原理，他解釋說：「我們的研究基於渦散現象與亥姆霍茲共振現象之間的耦合效應，通過提高亥姆霍茲共振的強度，來降低輸入振動的差異性。」

 

據他介紹，基於上述原理，研究人員能夠將隨機輸入的低頻振動轉化為一種具有特定頻率的振動，進而使能量採集器的適用性覆蓋了較為廣闊的低頻頻譜。

 

此外，這種能量採集器的能量密度極高，可達1.5×10 -3 W/cm3，相當於目前市面上三塊商用植入式鋰電池十年的發電量，可極大地縮減設備體積，節省使用成本。

 

對於這項研究，IME常務理事Dim-Lee Kwong評價說：「該研究向人們展示了一種穩定、廉價、靈活且實用的振動發電模型，相關設備有望被用於植入式醫學裝置、無線通信和傳感器網等設備之中。」（金兌編譯）

 

《中國科學報》 (2014-02-11 第7版 製造)

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