使用聲波產生電訊號的感測器原型。
image: ©Astrid Robertsson / ETH Zurich

放棄電池吧, 科學家們用「聲波感應器」發電!

瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究團隊開發出一項新的感測器技術,可以僅透過聲波進行發電。這項裝置可以在使用特定的聲調或音頻下產生電能,而非任何的聲波。

蘇黎世聯邦理工學院 (ETH Zurich) 的研究團隊開發了一項新的感應器技術,可以僅透過聲波進行發電。這或許意味者我們廣泛運用在各種裝置上的拋棄式電池,就要走到盡頭了。這項裝置可以在使用特定的聲調或音頻 (noice)下產生電能,而非任何的聲波。

我們在日常生活中使用了各式各樣的感應器。從改善聽力的醫療設備到���測地震的儀器,感應器在各方面都至關重要。然而,這些感應器需要依賴小型的攜帶式電池才能運作,並且根據其耗能,可能需要每天更換電池。

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而這造成了嚴重的電子垃圾問題。根據歐盟的估計,到 2025 年,每天將有多達 7,800 萬個拋棄式電池需要以垃圾處理。為了避免這樣的事情在未來發生,研究人員正在尋求使用替代能源為設備供電,ETH 研究團隊已經發現聲音是一個強大的替代方案。

聲音如何為設備供電?

ETH 教授 Johan Robertson 表示,該感應器利用聲波的振動能量來使感應器振動並產生可用於為設備供電的電能。

為了避免充電過度,研究人員使用電腦建模和演算法為感應器開發了一種特殊結構,該結構使用由細棒(tiny bars)連接的相同模板組成。 這些細棒決定特定的聲音是否會使感應器移動。

在開發出的原型中,研究人員證明,當說出「四」這個字時,感應器可以產生微小的電脈衝。 然而「三」字並沒有產生與感應器一樣的影響。

這些材料十分特殊, 「我們的感應器純粹由矽樹脂組成,不像傳統的電子感應器那樣含有毒重金屬或任何稀土,」在 ETH 工作的 Marc Serra-Garcia 在他完成工作時如此說道。

新版本的感應器將能夠檢測多達十二個不同的單字,例如「開」、「關」、「上」和「下」。 研究人員現在正在努力盡快將它們進一步縮小到拇指指甲般大小。

無電池感應器可以被裝置在用來監測地震的建築物中。 如果建築物出現裂縫並發出典型的聲音頻率,警報就會響起。 這些感應器也可以用於監測���井。 當氣體開始從井孔洩漏時,會發出長長的嘶嘶聲,感應器可以偵測到並發出警報。

由於此類系統不會持續消耗電力,因此更容易以較低的維護成本進行部署。 Serra-Garcia 表示,業界對零能量感應器存在需求。 他目前正在荷蘭公共資助的研究機構開發該感應器,並希望在 2027 年推出原型產品。

責任編輯:Wilson
核稿編輯:Chris

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量趨科技技術長戴志洋與創辦人陳泰元。 Photo Credit:TNL Brand Studio
量趨科技技術長戴志洋與創辦人陳泰元。 Photo Credit:TNL Brand Studio

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