無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正成為多種應(yīng)用領(lǐng)域富吸引力的解決方案,但如何無線產(chǎn)生電能這一問題抵消了其優(yōu)勢。要么更換電池,但維護(hù)工作量大,要么傳感器需要一個(gè)有線電源。

Microstrain公司的工程師聲稱他們在“能量采收(energy-harvesting)”的元件中找到了答案。這種元件能直接由周圍環(huán)境中的能量為無線節(jié)點(diǎn)提供電力。該公司最近從美國國防部獲得一筆70萬美元小企業(yè)革新研究資金用于開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)。

“將改進(jìn)的能量采收方法、智能管理策略和已認(rèn)可的無線傳感器標(biāo)準(zhǔn)加以整合,極大地?cái)U(kuò)大無線感知網(wǎng)絡(luò)的市場潛力。” Microstrain公司總裁Steven Arms表示。“我們設(shè)想開發(fā)出不用維護(hù)、無限壽命的無線感知網(wǎng)絡(luò),與Wi-Fi和蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)融為一體,使重要信息的有效及時(shí)傳送成為現(xiàn)實(shí)。”

為了實(shí)現(xiàn)這一愿景,需要研究出一些從環(huán)境中可靠吸取能量并將之轉(zhuǎn)換為毫瓦級電能的方法。光、熱、振蕩形式的機(jī)械能及張力是最可能的源,但在大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安裝的建筑內(nèi)只有機(jī)械能最充足最可靠。由于壓電材料的性能快速發(fā)展,該公司產(chǎn)品開發(fā)組認(rèn)為機(jī)械張力是最佳源。這種材料當(dāng)被放置在電場內(nèi)或相反由于機(jī)械張力產(chǎn)生一個(gè)電場時(shí),將發(fā)生物理形體的變化。張力不僅成為建筑物和設(shè)備內(nèi)可用的通用力,還使高效光纖實(shí)現(xiàn)了商用化。

通過創(chuàng)造出單晶光纖,壓電材料的能量轉(zhuǎn)換效率從大約60%增長到超過90%。