压电发电技术的应用和发展趋势

简要介绍了压电发电的原理,概括了当前国内外压电发电技术的应用领域,指出压电发电技术应用于微机电系统、便携式设备和旋转机械并和纳米技术相结合是其发展趋势。

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动 力与电气工 程 电发压技电的应术用和展发趋 张彦势芳 (无锡职业术学技院苏江无锡 2 1 1 1 )4 2摘要：简介要绍压了电发的原理，电概括了前当国外内电发电技术压的应用域领，出压电发电技术应于用微电机系携统式设备和指 便旋转 械并机纳米技和术相结合是其发展趋 。势 键关词：效电益振动能捕获量压发电电压 中图分类号： M T 28 2文献标识码 : A文编号章 2: 93( 0 () o0 1 1 7—- I2 1 ) 1c 21 06 o一70

近 年，来量的集日收益引起人们的能

关注，电材料因 具有优良的机电转 换特压性 为撷成取环境机 能械获得 能的电蕈要方法。电发电装具置有结构 单简、发热、 不压无电干扰磁于、加制作工和实现小微化、 集易成化等优点，因此利用压电装置发电已经成 一为新的个研热究点。Il l

电压发电装随置械机振动源振动生产关系 M到ESM应的用压。电瓷的陶电耦机以电能，特定振动源 因会振幅频与率 化变合性 能为换能基 的础微 压型发电电装置符非 M S体 围范太大，出的电压不容高易效率地转合M E新型电源的能密量高度、积小且输换与收集 ,压电此发电常以特定的振动因源为对 。如象车汽行 进车轮的时运动 频率与例的人走行相较比稳定，胎合压计成配为免电池式的汽车压胎监系控统。法国 M h l公i司 计设的此类产品最先使用 c于ein赛车轮胎中， 已时获得多 专项利。同使即在寿命长等要求，与 E Ma工艺工兼。且容Ms n 随着国外学内者研究的不断 深入， 命寿高的 携式便压电电源必将出现在市场，动 推 E M技术的一步进发。展S M3 2应用于便式携设备 .便在携式 和无线式电市子不场断荣繁 1 压发电电理原 压材电具料有正压 电效应逆压和电效。应谓正压效应电是指晶体由于机 应械 所的力作用表面荷电的效应 ,体的这种性晶质称 为压性电。压效应电是指给晶体 施

逆频率 化变较大的况情下， 轮车胎等

重负的今，天汽实现设的备供白越电来越重要，能荷 物运体动由时具于有相对大的机械能，量捕获是自供电 关键。来的能量 获捕技 未仍能产 足生大够的能电出输 。术的究研将集中能在量 获捕储、和应用 存2 4压电发衣电服 .电路等方面，解决无线感传网器络、入以嵌加电场 时晶体，会产生几何变形。电发电压这项技术是将具有压电性质 材质的编式传感器等 域领的供电 题问方，面已经 这就是 用利压材电料正的压电应效机将械振 动 能转量变为电能。,电材前料可分 为当压压电晶单、电陶瓷、体聚电合物和压电压压复合料四大类。材压电能量转换系由统电发压电装置、

入衣料 内，衣服受到压折或扭曲便时当会产 生流电。自澳大利 亚联邦科 与工学业来研究组织的 研人究员正在开发可以直接穿 身在上的发电制服。利用运动过程中人它体 与服衣、 服与衣服之间的压力来生产衣

初步有的研 ,将究能量捕获 装和置状态如 监测设备 集 在成一构起成完全自供电、 自感应单元，结于健康监控构。用 3应3用于旋转机械.当前， 捕量获装 置大是将都设备周能

存储与 控制电路组成。通常将们电压材 料人粘在接金上属构成压电振子，电振 子压在 界冲外击作用力下产生形而变输出 电荷，每次变 形产所生的电荷经过存储与其控制电路的调整，输出稳可定的 电压，可并根 要求据调输整出电压的大小值电。材 压料 产生电的信号具高电压有、电特性，流低荷电生成 瞬是态和交替等特 。性 电 ,能后储存进镶嵌在衣服 内的式软蓄 的围振动能量 转为换电能，了控噪制声然为电池里，可以拿来 行为动电或话是MP和减少机械 零部件的疲劳损伤， 用利具就 3可充电。 有 动能较大旋转的机械发电。当前，旋转 从 .2 5海浪压电发电系统机械上收能集量装的有置高速公路 道中隧 海浪压电发电是压电把聚合 安物装在的视线导航标 识，这等面方研的究还很但压海 上的~个大巨的体浮和海底的锚之间 的少

。电发电技术与旋转机械 的结将成合 锚链内 当，体随浮海浪上浮下动时，电聚为下一步 的究重点研。压物合发生形变，生低频的率压高电，产过通 34纳米与技相术结合 .电子元件变 为成高压流电。国新 西泽州美纳米技作术 2世为纪的一个重要兴新 l在普林斯海顿洋动力技术公司也 研究在从海科 技领域，理与实践上论正经历着高速发的展。0 6,京 学大工学院先材进料 2 0年北纳与米 技术系王中研林究小组发明了基于压电技术的纳米发电 机。种电机是发在这具有直竖结构氧化的锌米线的纳基础研上制成而的利。用氧化锌纳米线压的电效应， 将可机能转械化为电成。能一纳米发电这 机达能 l%~到3%的发电率效，自发电 7 0 为 4 】让可机用手户在说话时生产的声通过微波的米器件纳奠定原了理和理论基 l础。型 压电装转置成电能，而变使手机 用从常而断不电。 现发对将开发低耗电的电子参考献文此产具有品远深意 义，可开此发出自我供 []闰伟世，志，刚君武 .电陶，瓷由 杨1阚等 电压的手机、记笔本电脑、人通报器和 量大个能量转换系统….吉林大学学报 . 08 20,其它与电有脑的关子电产品。 3 () 3 34. 8:24~ 83[张]学福，2丽王坤 .代压电[ .京：现学]北M

2压电发电的用应 目 前内国外多种在域领尝试了压电发洋获 净洁能 的方源法，把一压种聚电合电技术即的应用。 置于海浪物和海流 ,用中浪海和 流产海利2 1面路地或压板发电电 生的.压力和 应力使压电聚合 发物电”。 1将压电装置铺设于 路内面， 通过辆 2声6波压电发电车.时 面路动振产生能电，产生的电经能过所除年用体和固体液的动发电外振， 利0电调路整可充道当路灯 和其他具设施的工用气体振动也可 产电能生国德克。萨斯 美作源电，或提 给供储能装置加 以存储和利 AM&学教大授泰希 金一的项最发明新卡

用。电材料制成板，地用在车站等流人压使密较度大的所场，人经过可使地板 发 生 形行，变从而获得电。能某一洲舞蹈俱乐 部欧的地板就是利用 电技压术产生能量给灯电 供。电

2 2电压发电鞋 .美麻国省理工学院 体媒实验室发了开 压电发 电，鞋别在鞋的前底 与鞋面跟使分用压电材料，使面用可挠的聚 氟乙偏 底烯 (V )聚电合材物。料PDF压加新坡防国科技局和新加坡大学的 究者也研试尝在里鞋安 压装电材料，让鞋 变子成充电。器电鞋 的压

压3发电电术技发展趋势 的 科学出版社 0 1,20.

刘 3压当前，着 米纳技术 、微件型等化领[]林玲，辉 .电发电技术研究应用 . 随器域的展发，电发技电术的应 遇用了到新 硅压谷，0 81 : .22 0, 4 lO 4压机的遇和挑战， 发趋展势主要有以下几【]中王林.电式纳米发电机 原的理和潜其个面方。 在应用[]物 ,理0 6 (31 9:~ . 2J, 0 1 ) 78 59 3.0

现出使 们人走边路边电的发想法变成了现 3 1应用于微机电统系 .实 微。机电系统 (MS 2是纪重世要的 ME ) l2 3车汽轮胎压电发 .电研究 领域之一，微能 器源件的发展直接而 O

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