创新设备C-PVEH可收集来自环境的振动能量 为未来提供动力
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研究人员已经开发出一种装置，利用压电复合材料和碳纤维增强聚合物将环境振动转化为电能。该装置被命名为C-PVEH，耐用、高效，是为物联网设备供电的有前景的解决方案，预示着节能技术的进步。
一个国际研究小组通过将压电复合材料与碳纤维增强聚合物（CFRP）相结合，设计了一种新的能源生成装置，碳纤维增强聚合物是一种常用的材料，既轻又强。这种新装置将周围环境的振动转化为电能，为自供电的传感器提供了一种高效和可靠的手段。
该小组的研究细节于2023年6月13日发表在《纳米能源》杂志上。
能量采集涉及到将环境中的能量转化为可用的电能，是确保可持续发展的关键所在。
该研究的共同作者、东北大学环境研究研究生院教授成田文雄说："日常用品，从冰箱到路灯，作为物联网（IoT）的一部分被连接到互联网上，其中许多配备了收集数据的传感器。但是这些物联网设备需要电源来运作，如果它们在偏远的地方，或者有很多这样的设备，这就具有挑战性。"
太阳的光线、热量和振动都可以产生电能。由于压电材料在受到物理压力时能够产生电能，因此可以利用振动能量。同时，CFRP由于其耐用性和轻便性，适合应用于航空航天和汽车工业、体育设备和医疗设备。
成田说："我们思考压电振动能量收集器（PVEH），利用CFRP的坚固性和压电复合材料，是否可以成为一种更有效和耐用的能量收集手段。"
该小组使用CFRP和与环氧树脂混合的铌酸钾钠（KNN）纳米颗粒的组合制造了该装置。CFRP既是电极又是加固基材。所谓的C-PVEH装置没有辜负它的期望。测试和模拟显示，即使在被弯曲超过10万次后，它仍能保持高性能。事实证明，它能够储存产生的电力并为LED灯供电。此外，它在能量输出密度方面超过了其他基于KNN的聚合物复合材料。
C-PVEH将有助于推动自供电物联网传感器的发展，带来更节能的物联网设备。
成田和他的同事们也对他们的突破所带来的技术进步感到兴奋。"除了我们的C-PVEH设备的社会效益外，我们对自己在能量收集和传感器技术领域的贡献感到兴奋。优秀的能量输出密度和高弹性的融合可以指导未来对其他复合材料的研究，以实现多样化的应用"。
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