陈根：C-PVEH可收集环境中的振动能量发电

(资料图)

文/陈根

伴随着智能科技的发展，越来越多的电器设备配备了收集数据的传感器，同时作为物联网的一部分被连接到互联网上。如何为这些设备的运作提供可持续的电源，也就成了科学家们着力攻关的挑战项。

据《纳米能源》杂志发表的关于未来自供电设备的最新研究成果显示，科学家们将压电复合材料与碳纤维增强聚合物（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）相结合，设计出一种新的可以将周围环境的振动转化为电能的能源生成装置，该装置将为自供电的传感器提供了一种高效和可靠的供电途径。

压电复合材料，是由至少两种不同类型的材料组成的复合结构，其中至少一种材料是压电材料，即能够通过施加机械压力或应变而产生电荷分离和电位差的材料。作为一种固体材料特有的物理现象，压电效应可以将机械能转化为电能，即当压电材料受到外力作用时，其内部的正负电荷会重新分布，从而形成一个电位差，这种电差可以被用来驱动电流或者产生电压。

碳纤维增强聚合物，则是一种由高强度碳纤维和聚合物基质组成的复合材料。碳纤维是一种由纳米级碳纤维束组成的纤维材料，具有出色的强度和刚度；聚合物基质则可以是各种不同类型的聚合物。凭借其高强度和轻量化特性，CFRP被广泛用于制造飞机零部件、汽车车身部件、体育器材（如高尔夫球杆和网球拍）以及结构加固等领域，以提高性能并降低重量。

据日本东北大学教授Fumio Narita介绍，压电振动能量收集器（PVEH），利用CFRP的坚固性和压电复合材料，或许将成为一种更有效和耐用的能量收集手段，有效地将环境中的势量转化为可用的电能，作为一种更有效和耐用的能量收集手段，这将是确保能量可持续发展的关键所在。

科学家们研发的C-PVEH装置在测试和模拟中显示，它能够储存产生的电力并为LED灯供电；而且在被弯曲超过10万次后，仍能保持高性能。

C-PVEH将有助于推动自供电物联网传感器的发展，带来更节能的物联网设备。而优秀的能量输出密度和高弹性的融合将指导未来对其他复合材料的研究，以实现多样化的应用。

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