將壓電能量收集和壓電傳感整合在一起，為答疑解惑

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)可靠的不間斷電力能源的需求不斷增加，同時(shí)人們的環(huán)保意識(shí)也日益增強(qiáng)，開發(fā)清潔、環(huán)保、可靠、廉價(jià)的新能源已成為當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。機(jī)械能是一種新型的綠色能源，美國(guó)加利福尼亞州和歐洲正在利用壓電技術(shù)鋪設(shè)壓電發(fā)電道路，以收集路面振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能?；趬弘娂夹g(shù)的能量收集也將在自供電物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中發(fā)揮作用，因?yàn)闆]有人愿意為數(shù)十億個(gè)電池充電或更換。如果沒有自供電節(jié)點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)只不過是歷史上的一個(gè)注腳。

本報(bào)告將壓電能量收集和壓電傳感整合在一起，為讀者答疑解惑：（1）毫瓦或兆瓦：壓電技術(shù)的成功在哪里？（2）壓電能量收集器和壓電傳感器的工作模式有哪些？（3）為什么在生命科學(xué)領(lǐng)域會(huì)尋求自供電傳感器？（4）能否將壓電能量收集和太陽能結(jié)合起來，為道路上行駛的汽車提供能源？（5）如果交通繁忙，那么壓電能量收集效果良好；如果交通空閑，怎么辦？（6）哪些壓電材料是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、易于使用？（7）為什么半導(dǎo)體和壓電材料的“融合”器件令人興奮？……

壓電能量收集器和壓電傳感器的工作模式

“新材料、新器件、新應(yīng)用”，壓電技術(shù)前景廣闊，例如消費(fèi)領(lǐng)域（運(yùn)動(dòng)鞋、計(jì)步器、耳機(jī)）、醫(yī)療領(lǐng)域（助聽器、心臟起搏器、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備）、工業(yè)領(lǐng)域（結(jié)構(gòu)/設(shè)備健康監(jiān)測(cè)）、能源領(lǐng)域（風(fēng)能和海浪能收集）、交通領(lǐng)域（路面振動(dòng)能量收集）等。本報(bào)告提供各項(xiàng)壓電能量收集應(yīng)用領(lǐng)域的典型案例分析，以及市場(chǎng)預(yù)測(cè)和發(fā)展趨勢(shì)，以闡述壓電能量收集技術(shù)的成功之道。另外，我們也從專利和谷歌搜索情況來分析壓電技術(shù)趨勢(shì)。

壓電能量收集專利和谷歌搜索趨勢(shì)

壓電MEMS專利和谷歌搜索趨勢(shì)

振動(dòng)能量存在形式多樣，振動(dòng)能量收集是一種行之有效的環(huán)境能量發(fā)電方法。根據(jù)發(fā)電原理不同，振動(dòng)發(fā)電機(jī)可以分為靜電式、電磁式與壓電式。其中，壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)以其能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無電磁干擾、易于實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的微型化與集成化等優(yōu)點(diǎn)成為國(guó)內(nèi)外振動(dòng)發(fā)電領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。常用壓電材料包括壓電單晶體、壓電陶瓷、壓電聚合物、壓電復(fù)合材料等。其中，壓電陶瓷鋯鈦酸鉛（PZT）已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外壓電式振動(dòng)能量收集領(lǐng)域最常用的壓電材料之一，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了低溫?zé)Y(jié)PZT、透明壓電陶瓷PLZT、無鉛系列壓電陶瓷及納米陶瓷等多種壓電陶瓷材料。壓電陶瓷的優(yōu)點(diǎn)在于壓電常數(shù)大、靈敏度高、工藝成熟、成形效果好等，缺點(diǎn)在于其韌性差、易破裂。另一種常用壓電材料是聚偏二氟乙烯（PVDF），PVDF具有壓電應(yīng)變常數(shù)高、柔性和加工性好、頻響寬、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

本報(bào)告研究領(lǐng)域涵蓋壓電晶體、器件及系統(tǒng)，涉及基礎(chǔ)理論和知識(shí)，不僅分析了壓電能量收集技術(shù)及應(yīng)用，還介紹了壓電傳感器原理、新產(chǎn)品、功能、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用、挑戰(zhàn)，以及期望的材料。壓電、MEMS、無線通信和控制器如何融合發(fā)展？敬請(qǐng)閱讀報(bào)告。

應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的嵌入式傳感器