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压电发电技术的现状及展望
作者：胡柳何元庭吴婷邓任华朱本仁来源：《绿色科技》2010年第10期
摘要探讨了压电发电技术的研究价值及发展前景参考了国内外众多压电发电技术方面的研究资料并对其进行综合的比较研究。介绍了当今能源利用的现状压电发电技术的特点及国内外利用新型压电材料发电的研究现状从理论和实践上证明了压电发电技术的可行性及发展潜力探讨了压电发电技术在微能源器件、自供电及旋转机械方面的发展趋势。
关键词压电效应新能源发电压电发电微机电自供电
中图分类号TN76文献标识码A文章编号16749944201010016503
1当前世界能源利用现状
能源是科技发展的关键。历史上主要技术的发展都与新能源的利用或能源利用方法的改进有关。人类的一切活动都离不开能源社会向前发展是以能源消费为前提的。自然界的能量总是遵守能量守恒定律目前工、农业所需的能量来源主要是石油、煤、天然气等。根据目前能源的消耗速度在不久的将来石油、煤、天然气等能源必将耗尽。因此能源危机并非是虚幻。针对能源危机应降低能源消耗速度进行能量回收再利用同时寻找并开发新能源。以上3种方法中最有前景的是寻找并开发新能源近年来利用压电材料进行能量收集的研究越来越受到人们的关注压电材料是一种节能型环保材料绿色安全不会产生有毒有害的残留物质符合可持续发展的要求。压电发电是依靠外界振动使压电材料发生变形而发电其可利用的振动源无处不在其应用不受场地的限制也不需要专设场地其应用的伸缩性及活动性强。同时利用压电材料制作的压电发电装置结构简单易于实现成本低可大型化批量生产。
2压电发电技术的工作原理及研究现状
21压电发电工作原理压电效应
压电效应分为正压电效应和逆压电效应。某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时其内部会产生极化现象同时在它的2个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后它又会恢复到不带电的状态这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时电荷的极性也随之改变。相反当在电介质的极化方向上施加电场这些电介质也会发生变形电场去掉后电介质的变形随之消失这种现象称为逆压电效应或称为电致伸缩现象。准确地说压电发电技术是利用压电材料的正压电效应将机械振动能量转变为电能实现发电的目标1。
22国内外研究状况
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近几十年来利用压电材料将环境中的机械能转换为电能的研究越来越受人r