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1、2010年10月第10期JournalofGreenScienceandTechnology压电发电技术的现状及展望11211胡柳,何元庭,吴婷,邓任华,朱本仁(1.南华大学机械工程学院,湖南衡阳421001;2.南华大学核科学与技术学院,湖南衡阳421001)摘要:探讨了压电发电技术的研究价值及发展前景,参考了国内外众多压电发电技术方面的研究资料,并对其进行综合的比较研究。介绍了当今能源利用的现状,压电发电技术的特点及国内外利用新型压电材料发电的研究现状,从理论和实践上证明了压电发电技术的可行性及发展潜力,探讨了压电发电技术在微能源器件、自供电及旋转机械方面的发展趋势。关键词:压电效应;新
2、能源发电;压电发电;微机电;自供电中图分类号:TN76文献标识码:A文章编号:1674-9944(2010)10-0165-03[1]1当前世界能源利用现状转变为电能,实现发电的目标。2.2国内外研究状况能源是科技发展的关键。历史上主要技术的发近几十年来,利用压电材料将环境中的机械能展都与新能源的利用或能源利用方法的改进有关。人类的一切活动都离不开能源,社会向前发展是以转换为电能的研究越来越受人们的重视,国内外许能源消费为前提的。自然界的能量总是遵守能量守多科学家对压电材料的实验研究都已经证明压电材恒定律,目前,工、农业所需的能量来源主要是石油、料有着广泛的用途,对压电材料特性的研究和发电煤
3、、天然气等。根据目前能源的消耗速度,在不久的能力的研究与探讨也已经获得了实质性的效果,这将来,石油、煤、天然气等能源必将耗尽。因此,能源些为实现压电材料发电在实际中的应用打下了坚实危机并非是虚幻。针对能源危机,应降低能源消耗的基础。目前,关于压电发电与能量存储技术的研速度,进行能量回收再利用,同时寻找并开发新能究在美国、日本、荷兰、以色列、西班牙等许多国家已源。以上3种方法中最有前景的是寻找并开发新能经逐步深入,并且取得了一定的实验成果,但国内压源,近年来利用压电材料进行能量收集的研究越来电发电技术的研究尚处于起步阶段。越受到人们的关注,压电材料是一种节能型环保材2.3压电发电的应用实例料,
4、绿色安全,不会产生有毒有害的残留物质,符合2.3.1压电发电保暖鞋可持续发展的要求。压电发电是依靠外界振动使压国外所研究的压电发电装置大多属于人力发电电材料发生变形而发电,其可利用的振动源无处不机,其中对/压电发电鞋0研究的报道最多。压电发在,其应用不受场地的限制,也不需要专设场地,其电鞋原理就是把压电材料发电装置置入鞋底,通过应用的伸缩性及活动性强。同时利用压电材料制作走路时脚对鞋底的冲击使压电材料变形而产生电[2,3]的压电发电装置结构简单,易于实现,成本低,可大量,达到保暖的效果。这种发电装置的发电功型化批量生产。率可满足户外登山运动员的脚底保暖和陆上部队在野外军事行动中的保暖使用需求
5、,这项技术的成功2压电发电技术的工作原理及研究现状运用展示了压电发电与能量存储技术的光明前景。2.1压电发电工作原理)))压电效应国内现在也开发出了压电发光鞋,原理跟上述压电压电效应分为正压电效应和逆压电效应。某些保暖鞋相似。电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其2.3.2压电发电型电池充电器内部会产生极化现象,同时在它的2个相对表面上出维基尼亚科学家HENRYA.SODANO等在比现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不较利用电容存储电能不足的前提下,第一次证明了带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的利用压电材料制作的发电系统给电池充电的可行方向改变时,电荷的极性也随
6、之改变。相反,当在电介性。并且得出压电振子在谐振工作条件下给一个质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,40mAh电池充电时间不到1h,利用随机频率充电[4]电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆需要1.5h的结果。这项研究结果使利用压电材压电效应,或称为电致伸缩现象。准确地说,压电发电料进行能量收集的方法更加趋于实用化,同时也扩技术是利用压电材料的正压电效应,将机械振动能量大其应用范围。收稿日期:2010-10-09作者简介:胡柳(1989)),男,湖南娄底人,机械设计制造及自动化专业学生。165胡柳等:压电发电技术的现状及展望工程技术2.3.3无源安全带检测装置3压电发
7、电技术的发展趋势阿尔卑斯电气公司开发了一种无源安全带检测装置,解决了车内布线难的问题。此装置是通过将3.1向微能源器件发展压电元件和无线电路嵌入到安全带带扣中,利用解微机电系统(MEMS)是21世纪重要的研究领域下安全带时的动作,对压电元件施加压力使其发电之一,而微能源器件是MEMS的一个重要分支,其发来驱动无线电路,就能向司机通报安全带使用情况。展直接关系到MEMS在某些领域的应用。当前,很多无线电路使用遥
