MIT研發(fā)簡化版高功率MEMS能量采集器件

研究人員設計了一種運用小型橋狀架構固定在芯片兩端的微型芯片，而非采用懸臂式的方法。MIT的研究人員還為這個橋狀架構沉積了單層壓電材料(PZT)，放置于橋狀架構中央的單層壓電材料重量非常輕。

在經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，還包括了其他低頻范圍。

“目前已經有很多可用的無線傳感器了，但它們都不支持功率封裝，”MIT機械工程系教授Sang-Gook Kim說。“我想，我們的振動能量采集器會是一個良好的解決方案?！?/p>

能 量采集設計通常包含一個小型微芯片，這個芯片具有一個與極微小的懸臂梁(cantilever beam)膠合的壓電層。由于芯片會暴露在振動下，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芯片面積是一種浪費，而且價格會更加昂貴。

“為了部署多達數(shù)百萬的傳感器，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美元的產品，Kim表示。

研究人員構想出了一種設計，可提高裝置的頻率范圍，同時最大限度地提高功率密度，或是每平方公分的芯片所能產生的能量。

經過振動測試后，新的裝置不僅能在特定頻率響應，也能在其他低頻范圍響應。

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

MIT的研究已發(fā)布《Applied Physics Letters》。