該設(shè)備為僅有數(shù)厘米大的梳齒狀構(gòu)造體回路設(shè)備，采用駐極體(electret)制作而成。駐極體如同永久磁鐵帶有磁場(chǎng)一般，是一種經(jīng)永久分極后保有電荷的材料，能透過(guò)靜電誘導(dǎo)原理達(dá)到發(fā)電目的。
0.4g的重量設(shè)備以500Hz頻率、均方根(Root Mean Square;RMS)加速度0.996G進(jìn)行振動(dòng)后，確認(rèn)其能產(chǎn)出1.01毫瓦均方根 (mWrms)的電力。
在實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)梳齒構(gòu)造體對(duì)向排列，透過(guò)振動(dòng)的方式產(chǎn)生庫(kù)侖力變化，讓各構(gòu)造體內(nèi)的電子發(fā)生移動(dòng)(即產(chǎn)生電流)。雖然過(guò)去也有使用相同原理的研發(fā)，但僅能得到數(shù)十μW的電力，難以取代無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池。
若能達(dá)到1mW電量，意即工廠內(nèi)馬達(dá)等回轉(zhuǎn)設(shè)備所產(chǎn)生的振動(dòng)、高架道路的振動(dòng)等皆能成為能源獲取來(lái)源。且1mW的電力也代表可以讓無(wú)線電波傳遞達(dá)30公尺遠(yuǎn)，用在IoT設(shè)備，可望達(dá)到去電池化的目的。
另外，目前也正在研究10mW以上的發(fā)電可能性。駐極體永久分極后以電解液使其形成雙電層，電荷能在比電極間距更短的距離下相互吸引，因此電極移動(dòng)所得到的電量也將更大。
現(xiàn)階段，振動(dòng)發(fā)電有三種方式。分別為使用壓電材料、使用電磁誘導(dǎo)、以及兩者并行。然這些方法皆存在發(fā)電量不足，以及對(duì)于振動(dòng)度遲鈍的問(wèn)題。因此該產(chǎn)學(xué)團(tuán)隊(duì)分別引進(jìn)可提升靜電導(dǎo)電技術(shù)發(fā)電效率的兩項(xiàng)技術(shù)。
一是，運(yùn)用鉀離子(k+)，提高駐極體表面的電荷密度。將氫氧化鉀(KOH)加溫至攝氏數(shù)百度汽化后，接觸梳齒狀構(gòu)造的晶圓體，再施以數(shù)百伏特的電壓，使構(gòu)造體分極化。在晶圓體冷卻后，便保有高密度分極狀態(tài)。
另一個(gè)方式是，極小化構(gòu)造體與縫隙的技術(shù)。采用MEMS，將單一面積內(nèi)的梳齒構(gòu)造數(shù)量極大化，提升構(gòu)造體動(dòng)作時(shí)所產(chǎn)生的庫(kù)侖力總變化量。在試作過(guò)程中，其中一個(gè)設(shè)備，就讓1,283對(duì)梳齒構(gòu)造體出現(xiàn)數(shù)μW的差距。
為能在實(shí)際環(huán)境中取得更大發(fā)電量，如何將各種頻率的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電力，也是需要克服的技術(shù)課題。一般而言，MEMS所形成的構(gòu)造體具有固定的共振頻率，共振頻率以外的振動(dòng)所能產(chǎn)生的電力并不大。因此在實(shí)際操作時(shí)，往往無(wú)法取得大發(fā)電量。若能將Q值降低，就能減少發(fā)電效率隨振動(dòng)頻率而變動(dòng)的情況。具體而言，在制造階段時(shí)，就在駐極體內(nèi)蓄積電荷，提高施加電壓后，就能降低Q值。
駐極體雖一般給人不耐熱的印象，但透過(guò)實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，在攝氏65度下的環(huán)境至少需8年，室溫下甚至需400年以上，材料靜電力才會(huì)降低1dB(功率單位)。
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