突破性材料将机械振动转化为电能

2023-05-06 11:32

根新未来

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文/陈根

据《科创析日报》信息：滑铁卢大学和多伦多大学组成的科研团队历时10年，终于在近日研发出了一种基于压电效应（piezoelectric effect）的突破性材料，可将简单的机械振动转化为电能，从而为物联网等设备的传感器提供清洁能源。

所谓“压电效应”，是指在某些晶体中，施加压力或拉伸会导致晶体的电荷分布发生变化，产生电荷极化的现象。这种极化可以产生电场，从而在晶体两端产生电压。反过来，当施加电场时，晶体也会发生形变。

这种效应具有非常广泛的实际用途。在传感器中，压电效应可以将机械变形转化为电信号，从而实现对物理量的测量；在振荡器和压电马达中，压电效应可以将电信号转化为机械振动，实现机械能和电能的转换。

但是，目前的商业设备中使用的传统压电材料发电能力有限，而且所含的铅在生产、使用和处理过程中可能会被释放到环境中，对人体健康造成一定的危害性；另外，在制造过程会排放出有害气体，如二氧化碳、二氧化硫等。

为了解决环保问题，研究人员使用 Jahn-Teller 效应培育了一种名为 edabco 氯化铜的分子金属卤化物化合物，在挤压之后也可以产生能量。氯化铜的分子结构由一个铜离子和一个氯离子组成。科研团队将这种材料制成 2.5 平方厘米、名片厚度的纳米发电机。这种纳米发电机在不需要铅或不可再生能源的情况下，可以收集人体跑步运动、车辆运转等各种来源的机械振动，从而产生电能。

“该材料的潜在应用包括为飞机传感监测系统或无电池起搏器中的传感器供电。”滑铁卢纳米技术研究所研究员 Dayan Ban 博士介绍说。

原文标题 : 陈根：突破性材料将机械振动转化为电能