一种全新的微机电系统能量采集装置

随着社会的不断进步，技术的不断发展，科技产品也日新月异，产品都需要功率器件，好的功率器件需要更好的设计者来设计，功率器件对电子产品是功不可没的。麻省理工学院(MIT)的研究人员针对无线传感器应用，设计出一种全新的微机电系统(MEMS)能量采集(energy harvesting)装置，与现有设计相比，新装置能产生高出两个数量级的功率。

某功率模块

研究人员设计了一种运用小型桥状架构固定在芯片两端的微型芯片，而非采用悬臂式的方法。MIT的研究人员还为这个桥状架构沉积了单层压电材料(PZT)，放置于桥状架构中央的单层压电材料重量非常轻。

在经过一系列振动测试后，这个装置不仅能在一个特定频率响应，还包括了其他低频范围。

“目前已经有很多可用的无线传感器了，但它们都不支持功率封装，”MIT机械工程系教授Sang-Gook Kim说。“我想，我们的振动能量采集器会是一个良好的解决方案。”

能量采集设计通常包含一个小型微芯片，这个芯片具有一个与极微小的悬臂梁(cantilever beam)胶合的压电层。由于芯片会暴露在振动下，因为这个梁会上下移动，就像是一块颤动的跳水板一般，从而弯曲并对压电层施压。这种应力材料可透过一种极微小的电极阵列来累积电荷。

研究人员指出，悬臂式方法有其局限性，仅增加悬臂梁和压电层来占用芯片面积是一种浪费，而且价格会更加昂贵。

“为了部署多达数百万的传感器，若能量采集装置的成本为10美元，它的价格仍然过于高昂，”Kim说。而单层MEMS元件可用来制造低于1美元的产品，Kim表示。

研究人员构想出了一种设计，可提高装置的频率范围，同时最大限度地提高功率密度，或是每平方公分的芯片所能产生的能量。

经过振动测试后，新的装置不仅能在特定频率响应，也能在其他低频范围响应。

据研究人员计算，该装置能以单一压电层产生45mW的功率，与现有设计相比，提供了两个数量级的改善。在全球化的今天，就更需要我们的年轻的建设者们更加努力，不断创新，推动功率器件的不断向前，这样才能让我们生活中的产品更加让我们方便。