摩擦电是下一个小能量收获源吗？

互联网之后的物联网无疑预示着更大的发展机遇，众多科技巨头不谋而合纷纷布局物联网领域。有机构预测，到2020年联网设备的总数将达到甚至超过500亿，物联网将把家庭中的很多设备囊括进来，其中小到智能恒温器，可穿戴设备名大到智能电冰箱，蓄势已久的物联网爆发在即。下图汇总了各家机构和公司对物联网市场规模的预测。
不过随着联网设备的与日俱增，如何解决供电和节能问题是一个不可绕过的挑战，如何使物联网变得绿色环保成为越来越受关注的话题。

我们一直在寻找新的能源来收获，为什么不呢？它通常是免费的（忽略前期成本）、方便，并解决了许多实际的安装/更换问题。但在能量甚至可以到达收集电子设备和负载之前，有两个前端问题需要解决：找到可用于收集的一致物理现象，以及有一个相当有效和可靠的传感器来实际捕获其能量（例如压电基于振动的组件，或用于气流的叶片，或使用温度梯度的潜水车）。

众所周知的潜在来源（对不起那个双关语）是太阳辐射，当然还有温差、声音、振动、气流和运动。还有一个真正无处不在但难以捕捉的可能来源：摩擦引起的静电（它通常表现为 ESD——静电放电——被认为是“坏事”）。但佐治亚理工学院最近的一些工作可能会改变这一点。

根据佐治亚理工学院的方案，包括那所学校在内的一个团队已经开发出廉价、灵活的聚合物材料，这些材料非常擅长通过摩擦产生电荷，然后将其保持直到可以提取为电流。虽然静电不是一个新的发展，但产生、保持和提取静电是很棘手的。

这当然很有趣，但是通过这种机制有多少可收获的能量呢？这是分析变得有点棘手的地方。

该新闻稿引用了高达 300 W 的功率输出，这非常重要。但是能量收集是关于捕获端的能量，而它是关于负载端的电力输送。您可以在随机的“运球”中收集能量，但您必须将其用作功率（能量消耗的速率），因为任何实际负载都需要某个最低功率阈值才能运行。这个 300 W 的数字可能转化为几乎没有意义的能量水平，并且可收集的能量水平越低，实际收集它的难度就越大，损失可以接受。

尽管如此，佐治亚理工学院的工作听起来令人印象深刻且引人入胜。他们声称每立方米的体积功率密度超过 400 kW，效率超过 50%。很难说这如何转化为现实世界的应用程序，但肯定值得关注。

研究人员还表示，他们的材料可用于通过与流动的水接触来获取能量。这无疑开辟了新的机会，因为有许多“隐藏”的流量来源，例如水槽和水龙头，也许也可以利用它们。

几年后回顾一下，看看这个来源的情况会很有趣。是否有足够的能量可供必须有效提取能量的电子设备使用？换能器的材料和相关物理实施方式是否可靠且具有成本效益？它会成为大众市场的来源，还是高度专业化的来源，例如使用热电偶从热源中提取能量的热电发电机(TEG)？