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压电微能源
清华大学精细陶瓷重点实验室
东京大学-下一代驱动器研究计划
 微能源

 

  微 能 源

近年来化石能源逐渐紧缺,由此造成的能源危机逐渐开始影响经济发展和人们生活。迫于能源和环保的压力,人们逐渐开始了利用新能源的探索,将自然环境中无处不在的振动转化为电能便是其中的一种。压电材料的压电效应(机械能ð电能)为利用机械振动发电提供了可能。利用压电材料发电不是一个新概念,但是由于发电量太小且难于存储,因此一直没有引起人们的重视。

随着微机电系统(MEMS)及微电子技术的发展,各种微功耗的电子产品逐渐面世,客观上促进了微能源(Micro Power,一般在微瓦和毫瓦量级)的研究。另一方面,将风能、太阳能、核能等可再生能源微型化存在诸多困难。因此,利用压电材料获取环境振动实现发电近来成为科研人员的关注热点。

2000年以来,美欧等国家越来越多的学者开始研究如何利用压电技术捕获环境振动中的能量。欧盟已将这一研究方向列入了欧洲委托研究计划。2006年佐治亚州理工学院的王中林教授利用竖直结构的(ZnO)纳米线制作了纳米发电机,成功实现了纳米尺度下机械能向电能的转化,最近该研究小组又将ZnO纳米线生长在纤维表面,实现了在低频振动下机械能转化为电能,这一研究结果更具革命性意义,《Nature》杂志对此进行了跟踪报道。

为改变国内在这一领域的落后状况,及丰富我所在可再生能源研究领域的研究内容,近期研究组启动了压电发电技术的研究,应用微纳加工手段制作高效的能量转换装置,并开展以此为基础的能源自治系统(Self-powered System)研究。



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