中国科技报 2024年12月20日
[国 际] 新设备较可穿戴能量采集器能效提升280倍
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韩国科学家研发出一种新型三维可拉伸压电能量采集器,该设备能附着于皮肤或衣服,将身体运动转化为电能。相较于传统可穿戴能量采集器,新设备的能效提升了惊人的280倍。该设备基于压电效应,利用身体活动将机械能转化为电能。研究人员采用高压电效率的锆钛酸铅(PZT),并将其设计成对变形不敏感的三维结构,同时开发了曲率特定耦合电极,确保电能不被抵消。这项技术有望商业化,应用于实际生活。

⚡️ 新型能量采集器基于压电效应,通过皮肤弹性或关节运动等身体活动,巧妙地将机械能转化为电能,为可穿戴设备提供了一种高效的能源解决方案。

🔬 研究人员采用高压电效率的锆钛酸铅(PZT)作为核心材料,并将其设计成对变形不敏感的三维结构,解决了传统PZT材料硬脆、难以拉伸的问题,实现了高能效和可拉伸性的结合。

💡 创新设计的曲率特定耦合电极,将电极分成不同部分,有效避免了设备产生的电能相互抵消的问题,大幅提升了能量采集的整体效率,使得新设备能效比传统设备高280倍。

🚀 该技术的突破有望推动可穿戴设备能源领域的革新,未来或将实现商业化生产,广泛应用于实际生活中,为人们的日常生活带来便利。

    科技日报讯 (记者刘霞)韩国科学家开发出一种三维可拉伸压电能量采集器。这款设备可以附着在皮肤或衣服上,将身体的运动转化为电能收集起来。与传统可穿戴能量采集器相比,新设备的能效提高了280倍。相关论文发表于新一期《美国化学会·纳米》杂志。

    能量采集器基于不同的工作原理,主要分为两大类:一类依靠摩擦生电效应;另一类依靠压电效应。最新设备基于压电效应,通过皮肤的弹性或关节运动等身体活动,巧妙地将机械能转化为电能。

    大邱庆北科学技术研究所机器人与机电工程系研究人员说,过去虽然也有科学家尝试研制压电能量采集器,但其中大多数采用有机或复合基压电材料,这些材料能效相对较低。因此,想要从身体运动中获取足够的能量,就变得异常困难,这也大大限制了它们作为可穿戴能源设备的使用。而最新开发的设备基于具有很高压电效率的锆钛酸铅(PZT)。

    研究人员进一步解释说,尽管PZT具有优异的压电性能,但又硬又脆,很难用其制作可拉伸器件。为解决这一问题,他们将PZT设计成对变形不敏感的三维结构,使其兼具高能效和可拉伸性。此外,他们还设计开发出一种全新的曲率特定耦合电极,将电极分成不同部分,确保设备产生的电能不会相互抵消。

    研究人员表示,在上述技术的强力支撑下,他们研制出的能量采集器能效比传统拉伸压电能量采集器高280倍。他们希望这项技术能进行商业化生产,应用于实际生活。

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