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。