突破性材料將機械振動轉化為電能_風聞

文/觀察未來科技

據《科創析日報》信息：滑鐵盧大學和多倫多大學組成的科研團隊歷時10年，終於在近日研發出了一種基於壓電效應（piezoelectric effect）的突破性材料，可將簡單的機械振動轉化為電能，從而為物聯網等設備的傳感器提供清潔能源。

所謂“壓電效應”，是指在某些晶體中，施加壓力或拉伸會導致晶體的電荷分佈發生變化，產生電荷極化的現象。這種極化可以產生電場，從而在晶體兩端產生電壓。反過來，當施加電場時，晶體也會發生形變。

這種效應具有非常廣泛的實際用途。在傳感器中，壓電效應可以將機械變形轉化為電信號，從而實現對物理量的測量；在振盪器和壓電馬達中，壓電效應可以將電信號轉化為機械振動，實現機械能和電能的轉換。

但是，目前的商業設備中使用的傳統壓電材料發電能力有限，而且所含的鉛在生產、使用和處理過程中可能會被釋放到環境中，對人體健康造成一定的危害性；另外，在製造過程會排放出有害氣體，如二氧化碳、二氧化硫等。

為了解決環保問題，研究人員使用 Jahn-Teller 效應培育了一種名為 edabco 氯化銅的分子金屬鹵化物化合物，在擠壓之後也可以產生能量。氯化銅的分子結構由一個銅離子和一個氯離子組成。科研團隊將這種材料製成 2.5 平方釐米、名片厚度的納米發電機。這種納米發電機在不需要鉛或不可再生能源的情況下，可以收集人體跑步運動、車輛運轉等各種來源的機械振動，從而產生電能。

“該材料的潛在應用包括為飛機傳感監測系統或無電池起搏器中的傳感器供電。”滑鐵盧納米技術研究所研究員 Dayan Ban 博士介紹説。