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韓國科學(xué)家開發(fā)出一種三維可拉伸壓電能量采集器。這款設(shè)備可以附著在皮膚或衣服上，將身體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能收集起來。與傳統(tǒng)可穿戴能量采集器相比，新設(shè)備的能效提高了280倍。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《美國化學(xué)會(huì)·納米》雜志。
能量采集器基于不同的工作原理，主要分為兩大類：一類依靠摩擦生電效應(yīng)；另一類依靠壓電效應(yīng)。最新設(shè)備基于壓電效應(yīng)，通過皮膚的彈性或關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)等身體活動(dòng)，巧妙地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究所機(jī)器人與機(jī)電工程系研究人員說，過去雖然也有科學(xué)家嘗試研制壓電能量采集器，但其中大多數(shù)采用有機(jī)或復(fù)合基壓電材料，這些材料能效相對較低。因此，想要從身體運(yùn)動(dòng)中獲取足夠的能量，就變得異常困難，這也大大限制了它們作為可穿戴能源設(shè)備的使用。而最新開發(fā)的設(shè)備基于具有很高壓電效率的鋯鈦酸鉛（PZT）。
研究人員進(jìn)一步解釋說，盡管PZT具有優(yōu)異的壓電性能，但又硬又脆，很難用其制作可拉伸器件。為解決這一問題，他們將PZT設(shè)計(jì)成對變形不敏感的三維結(jié)構(gòu)，使其兼具高能效和可拉伸性。此外，他們還設(shè)計(jì)開發(fā)出一種全新的曲率特定耦合電極，將電極分成不同部分，確保設(shè)備產(chǎn)生的電能不會(huì)相互抵消。
研究人員表示，在上述技術(shù)的強(qiáng)力支撐下，他們研制出的能量采集器能效比傳統(tǒng)拉伸壓電能量采集器高280倍。他們希望這項(xiàng)技術(shù)能進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)用于實(shí)際生活。
