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研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種裝置，利用壓電復(fù)合材料和碳纖維增強聚合物將環(huán)境振動轉(zhuǎn)化為電能，該裝置被命名為C-PVEH。耐用、高效，是為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電的有前景的解決方案，預(yù)示著節(jié)能技術(shù)的進步。

一個國際研究小組通過將壓電復(fù)合材料與碳纖維增強聚合物（CFRP）相結(jié)合，設(shè)計了一種新的能源生成裝置，碳纖維增強聚合物是一種常用的材料，既輕又強。這種新裝置將周圍環(huán)境的振動轉(zhuǎn)化為電能，為自供電的傳感器提供了一種高效和可靠的手段。該小組的研究于6月13日發(fā)表在《納米能源》雜志上。

能量采集涉及將環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化為可用的電能，是確保可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。該研究的共同作者、東北大學環(huán)境科學研究生院教授成田文雄說：“日常用品，從冰箱到路燈，作為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的一部分被連接到互聯(lián)網(wǎng)上，其中許多配備了收集數(shù)據(jù)的傳感器。但是這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要電源來運作，如果它們在偏遠的地方，或者有很多這樣的設(shè)備，這就具有挑戰(zhàn)性?！?/p>

太陽的光線、熱量和振動都可以產(chǎn)生電能。由于壓電材料在受到物理壓力時能夠產(chǎn)生電能，因此可以利用振動能量。同時，CFRP由于其耐用性和輕便性，適合應(yīng)用于航空航天和汽車工業(yè)、體育設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備。

成田說：“我們思考壓電振動能量收集器（PVEH），利用CFRP的堅固性和壓電復(fù)合材料，是否可以成為一種更有效和耐用的能量收集手段。”

該小組使用CFRP和與環(huán)氧樹脂混合的鈮酸鉀鈉（KNN）納米顆粒的組合制造了該裝置。CFRP既是電極又是加固基材。所謂的C-PVEH裝置沒有辜負它的期望。測試和模擬顯示，即使在被彎曲超過10萬次后，仍能保持高性能。事實證明，它能夠儲存產(chǎn)生的電力并為LED燈供電。此外，它在能量輸出密度方面超過了其他基于KNN的聚合物復(fù)合材料。

C-PVEH將有助于推動自供電物聯(lián)網(wǎng)傳感器的發(fā)展，帶來更節(jié)能的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

成田和他的同事們也對他們的突破所帶來的技術(shù)進步感到興奮?！俺宋覀兊腃-PVEH設(shè)備的社會效益外，我們對自己在能量收集和傳感器技術(shù)領(lǐng)域的貢獻感到興奮。優(yōu)秀的能量輸出密度和高彈性的融合可以指導(dǎo)未來對其他復(fù)合材料的研究，以實現(xiàn)多樣化的應(yīng)用”。

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