chwy 發達公司主任
來源:品味生活   發佈於 2008-12-05 16:47

美科學家發明聲波供電系統 手機筆電告別充電器

美國科學家發明聲波供電系統,它能夠將使用者說話的聲波轉換為電能,為手機續航,今後手機、筆電、對講機等將可正式告別充電器了。
新華網引述《環球科學》報導,這是德州A&M大學的Tahir Cagin教授的最新一項發明,Cagin的研究領域是奈米技術,他利用材料的壓電效應,在能量獲取領域取得了重大突破。這一領域的研究旨在發展自我供電裝置,以擺脫電池等外部能源。
值得一提的是,Cagin和休斯頓大學的合作夥伴們找到了一種壓電材料,在很小的尺度範圍內,這種材料轉換能量的效率能提升 1倍。Cagin說,「很小的尺度」大概為21奈米厚。但是,在這個尺度之外,無論是更還是更小,該壓電材料的能量轉換效率都會大幅降低。
這一研究將在許許多多的低功耗電器中產生深遠的影響,比如手機、筆記型電腦、對講機以及其他各種與電腦相關的配件,而這些電器是每個人都離不開的,無論是普通消費者,還是法庭上的工作人員,甚至是戰場上的士兵。
1奈米等於1米的百億分之1,是計量原子核分子尺度的單位,人的頭髮絲寬度相當於10萬奈米。我們在很多高科技裝置中都能見到奈米尺度的器件。
雖然Cagin研究的東西非常小,但產生的影響卻相當大。人們對各種便攜無線設備的持續工作能力要求逐漸增高,而Cagin的發現則為這一領域的發展提供了巨大的支持。
人們關心手機或MP3的各種功能,但他們更關注電池的壽命,因為這是讓他們享受這些功能的關鍵。當然,除了能為消費者帶來方便,自我供電裝置同樣是各個國家機構關注的焦點。
美國國防高級研究計劃署(DARPA)對士兵們在戰場上使用發電裝置進行了研究,開發出了能將行走產生的能量轉換為電能的裝置,為士兵們隨身攜帶的設備發電。傳感器(例如用於探測地雷的感應器)將極大地受益於這種自我供電系統,從而降低對電池的需求。
Cagin說:「如果對這些壓電材料進一步加工,它們甚至可以將各種擾動的聲波,如氣體、液體和固體的壓力波,轉換成為納米或微米器件所需的電能。」
壓電體(piezoelectrics)是這項技術的關鍵,Cagin解釋說。這個單詞來自希臘文「piezein」(壓力的意思,壓電體指的是一種能將施加在它表面的機械力轉換為電能的材料,通常是是晶體或陶瓷。相反地,當對這些材料施加電場的時候,它們的物理性能將發生變化。
壓電體最早是有法國科學家在19世紀80年代發現的,因此不是一個新概念了。在第一次世界大戰期間,壓電材料首次被應用到聲納裝置中。今天,我們在麥克風、石英表中都有應用。汽車中的點煙器裏同樣含有壓電材料。壓下點煙器按鈕後,壓力將使壓電晶體提供足夠的電壓來產生火花。
大型場所也在使用壓電材料。歐洲一些夜總會也將壓電材料應用到了舞池中,這樣就可以將跳舞者的腳步對地面的壓力轉換為電能。此外,香港的一家健身館也用相同的方法來為室內的照明以及音響供電。
Cagin表示,壓電效應在這些領域大放光芒的同時,科學家們也開始致力於它在奈米尺度的應用,這是一個相對較新的領域,與以往不同,也更加復雜。我們正在研究自然界的一些基本規律,並希望利用這些規律來研製更優秀的工程材料。我們研究它們的化學成分及物理構成,希望能控制它們,來提升材料的性能。
Cagin的這些研究發現刊登在美國物理學會的科學期刊《物理評論B》(Physical Review B)上。

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