陳根：C-PVEH可收集環境中的振動能量發電_風聞

文/陳根

伴隨着智能科技的發展，越來越多的電器設備配備了收集數據的傳感器，同時作為物聯網的一部分被連接到互聯網上。如何為這些設備的運作提供可持續的電源，也就成了科學家們着力攻關的挑戰項。

據《納米能源》雜誌發表的關於未來自供電設備的最新研究成果顯示，科學家們將壓電複合材料與碳纖維增強聚合物（Carbon Fiber Reinforced Polymer，簡稱CFRP）相結合，設計出一種新的可以將周圍環境的振動轉化為電能的能源生成裝置，該裝置將為自供電的傳感器提供了一種高效和可靠的供電途徑。

壓電複合材料，是由至少兩種不同類型的材料組成的複合結構，其中至少一種材料是壓電材料，即能夠通過施加機械壓力或應變而產生電荷分離和電位差的材料。作為一種固體材料特有的物理現象，壓電效應可以將機械能轉化為電能，即當壓電材料受到外力作用時，其內部的正負電荷會重新分佈，從而形成一個電位差，這種電差可以被用來驅動電流或者產生電壓。

碳纖維增強聚合物，則是一種由高強度碳纖維和聚合物基質組成的複合材料。碳纖維是一種由納米級碳纖維束組成的纖維材料，具有出色的強度和剛度；聚合物基質則可以是各種不同類型的聚合物。憑藉其高強度和輕量化特性，CFRP被廣泛用於製造飛機零部件、汽車車身部件、體育器材（如高爾夫球杆和網球拍）以及結構加固等領域，以提高性能並降低重量。

據日本東北大學教授Fumio Narita介紹，壓電振動能量收集器（PVEH），利用CFRP的堅固性和壓電複合材料，或許將成為一種更有效和耐用的能量收集手段，有效地將環境中的勢量轉化為可用的電能，作為一種更有效和耐用的能量收集手段，這將是確保能量可持續發展的關鍵所在。

科學家們研發的C-PVEH裝置在測試和模擬中顯示，它能夠儲存產生的電力併為LED燈供電；而且在被彎曲超過10萬次後，仍能保持高性能。

C-PVEH將有助於推動自供電物聯網傳感器的發展，帶來更節能的物聯網設備。而優秀的能量輸出密度和高彈性的融合將指導未來對其他複合材料的研究，以實現多樣化的應用。