工程師利用振動發電驅動物聯網
背景
如今能源短缺已成為全球面臨的核心問題之一。因此人們尋求較小、更綠色、可靠、低成本的清潔能源解決方案。近日加拿大的滑鐵盧大學和多倫多大學的研究人員發現一種新材料，可將我們周圍的機械振動轉換成電能，用於驅動從心臟起搏器到航天器等所有裝置的感測器，這是首創的、具有裏程碑意義的發電系統。
執行原理與研究發現
這套系統基於壓電效應——透過對一個適當物質施加壓力，將機械振動轉換成電流。自 1880 年壓電效應被發現以來，有限的壓電材料如石英和洛谷鹽已被用於從聲納和超聲波成像到微波裝置等先進科技。但傳統商業裝置中使用的壓電材料在產生電力方面有限。而且它們經常使用鉛，鉛對環境和人類健康有害，這也是一個難題。
研究人員解決了這個問題。他們首先使用約旦-提勒效應（一個與晶體場的瞬間幾何形變有關的著名化學概念）生長出了一個名為氯化銅的分子金屬氯化物的大單晶體。科學家認為，高度壓電的材料被用來製造奈米發電機，它具有可以在任何動態情況下收集微小機械振動的記錄功率密度的紀錄。這項製程不需要使用鉛或非可再生能源。奈米發電機的尺寸只有 2.5 釐米乘 2.5 釐米，大約與名片的厚度相同，可以方便地應用於無數情況下。研究人員認為，這項研究具有重大的社會和經濟影響，有助於減少對非可再生動力的依賴。
應用前景
由於它的綠色和低成本的優點，這種新材料有望大量應用於物聯網領域，驅動各種電子裝置的感測器，包括數十億物聯網裝置中所需的感測器。未來，飛機的振動可以為其感應監測系統提供電力，或者一個人的心跳可以持續驅動其免電池心臟起搏器的執行。
探討與建議
這項尖端研究的出現已經表明了科學家和工程師正在努力為可再生能源技術、智慧感測器和可持續能源的未來提供新的解決方案。隨著清潔能源的重要性在未來幾年持續增加，人們將越來越期望看到類似的革新技術。此外這也提醒著我們，科技的發展必須與環境保護之間進行平衡。拋棄有害材料和非可再生能源，透過開發創新技術來推動永續發展，才是我們共同的責任。
總結和建議
這項創新技術的出現將重新塑造物聯網領域的發展方向，將有助於推動可持續能源的發展。工程師們應在這一領域中致力於尋找更多的原理和應用，從而改善人們的生活並為環境貢獻更多。
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