簡化能量采集　MIT研發(fā)新MEMS裝置

麻省理工學院(MIT)的研究人員針對無線感測器應(yīng)用，設(shè)計出一種全新的微機電系統(tǒng)(MEMS)能量采集(energy harvesting)裝置，與現(xiàn)有設(shè)計相比，新裝置能產(chǎn)生高出兩個數(shù)量集的功率。
研究人員設(shè)計了一種運用小型橋狀架構(gòu)固定在晶片兩端的微型晶片，而非采用懸臂式的方法。MIT的研究人員還為這個橋狀架構(gòu)沈積了單層壓電材料(PZT)，放置于橋狀架構(gòu)中央的單層壓電材料重量非常輕。

在經(jīng)過一系列振動測試后，這個裝置不僅能在一個特定頻率響應(yīng)，還包括了其他低頻范圍。

“目前已經(jīng)有很多可用的無線感測器了，但它們都不支援功率封裝，”MIT機械工程系教授Sang-Gook Kim說?！拔蚁?，我們的振動能量采集器會是一個良好的解決方案?！?br>
能量采集設(shè)計通常包含一個小型微晶片，這個晶片具有一個與極微小的懸臂梁(cantilever beam)膠合的壓電層。由于晶片會暴露在振動下，因為這個梁會上下移動，就像是一塊顫動的跳水板一般，從而彎曲并對壓電層施壓。這種應(yīng)力材料可透過一種極微小的電極陣列來累積電荷。

研究人員指出，懸臂式方法有其局限性，僅增加懸臂梁和壓電層來占用晶片面積是一種浪費，而且價格會更加昂貴。

“為了部署多達數(shù)百萬的感測器，若能量采集裝置的成本為10美元，它的價格仍然過于高昂，”Kim說。而單層MEMS元件可用來制造低于1美元的產(chǎn)品，Kim表示。

研究人員構(gòu)想出了一種設(shè)計，可提高裝置的頻率范圍，同時最大限度地提高功率密度，或是每平方公分的晶片所能產(chǎn)生的能量。

經(jīng)過振動測試后，新的裝置不僅能在特定頻率響應(yīng)，也能在其他低頻范圍響應(yīng)。

據(jù)研究人員計算，該裝置能以單一壓電層產(chǎn)生45microW的功率，與現(xiàn)有設(shè)計相比，提供了兩個數(shù)量級的改善。

MIT的研究已發(fā)布在8月23日的網(wǎng)路版《Applied Physics Letters》。

編譯： Joy Teng

(參考原文：MIT researchers simplify energy harvesting device)