美研究人員研發(fā)能源收集裝備為智能傳感器供電

　　導(dǎo)語：照明我們的房屋并為我們的設(shè)備供電的電力還產(chǎn)生了周圍存在的小磁場(chǎng)?？茖W(xué)家們開發(fā)了一種新的機(jī)制，能夠收集這種浪費(fèi)的磁場(chǎng)能量，并將其轉(zhuǎn)化為足夠的電能，為智能建筑和工廠的下一代傳感器網(wǎng)絡(luò)供電。

　　賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)教授，副研究副總裁沙尚克·普里亞（Shashank Priya）表示：“就像陽光是我們嘗試收集的自由能源一樣，磁場(chǎng)也是如此。” “我們的房屋，辦公室，工作場(chǎng)所和汽車中都存在這種無處不在的能量。無處不在，我們有機(jī)會(huì)收集這種背景噪音并將其轉(zhuǎn)換為可用的電能?！?/p>

　　由賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種設(shè)備，與低水平磁場(chǎng)（例如我們的房屋和建筑物中的磁場(chǎng)）一起使用時(shí)，其功率輸出比其他最新技術(shù)要高400％。

　　科學(xué)家說，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)智能建筑的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了影響。智能建筑的設(shè)計(jì)將需要自供電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來完成諸如監(jiān)視能源和運(yùn)行模式以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作。

　　普里亞說：“眾所周知，如果使許多功能自動(dòng)化，實(shí)際上可以顯著提高能源效率?！?“建筑物是美國最大的電力消耗者之一。因此，即使能耗降低百分之幾，也可以代表或轉(zhuǎn)化為兆瓦的節(jié)省。傳感器使這些控制自動(dòng)化，這是一項(xiàng)技術(shù)。為這些傳感器供電的現(xiàn)實(shí)方法?！?/p>

　　研究人員設(shè)計(jì)了大約1.5英寸長的薄型設(shè)備，可以將其放置在磁場(chǎng)最強(qiáng)的設(shè)備，燈或電源線上或附近?？茖W(xué)家們說，這些場(chǎng)很快從流動(dòng)電流源中消散。

　　當(dāng)放置在距空間加熱器4英寸處時(shí)，該設(shè)備產(chǎn)生的電能足以為180個(gè)LED陣列供電，而在8英寸處，則足以為數(shù)字鬧鐘供電?？茖W(xué)家在“ 能源與環(huán)境科學(xué) ”雜志上發(fā)表了這些發(fā)現(xiàn)。

　　賓州州立大學(xué)助理研究員兼該研究的主要作者M(jìn)in Gyu Kang說：“這些結(jié)果為集成傳感器和無線通信系統(tǒng)的可持續(xù)能源發(fā)展提供了重大進(jìn)展?！?/p>

　　科學(xué)家使用了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，將兩種不同的材料層疊在一起。這些材料中的一種是磁致伸縮的，其將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為應(yīng)力，而另一種是壓電的，其將應(yīng)力或振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)。這種結(jié)合使設(shè)備可以將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電流。

　　該裝置具有束狀結(jié)構(gòu)，其一端被夾緊，而另一端則根據(jù)施加的磁場(chǎng)自由振動(dòng)?？茖W(xué)家說，安裝在光束自由端的磁鐵會(huì)放大運(yùn)動(dòng)，并有助于產(chǎn)生更高的電能。

　　普里亞說：“這項(xiàng)研究的美麗之處在于它使用了已知的材料，但是設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)，可以從根本上最大程度地將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電能。” “這允許在低振幅磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)高功率密度?！?/p>