研究人員設計了一種運用小型橋狀架構固定在晶片兩端的微型晶片，而非採用懸臂式的方法。MIT的研究人員還為這個橋狀架構沈積了單層壓電材料(PZT)，放置於橋狀架構中央的單層壓電材料重量非常輕。
在經過一系列振動測試後，這個裝置不僅能在一個特定頻率響應，還包括了其他低頻範圍。
“目前已經有很多可用的無線感測器了，但它們都不支援功率封裝，”MIT機械工程系教授Sang-Gook Kim說。“我想，我們的振動能量採集器會是一個良好的解決方案。”
能量採集設計通常包含一個小型微晶片，這個晶片具有一個與極微小的懸臂樑(cantilever beam)膠合的壓電層。由於晶片會暴露在振動下，因為這個樑會上下移動，就像是一塊顫動的跳水板一般，從而彎曲並對壓電層施壓。這種應力材料可透過一種極微小的電極陣列來累積電荷。
研究人員指出，懸臂式方法有其侷限性，僅增加懸臂樑和壓電層來佔用晶片面積是一種浪費，而且價格會更加昂貴。
“為了部署多達數百萬的感測器，若能量採集裝置的成本為10美元，它的價格仍然過於高昂，”Kim說。而單層MEMS元件可用來製造低於1美元的產品，Kim表示。
研究人員構想出了一種設計，可提高裝置的頻率範圍，同時最大限度地提高功率密度，或是每平方公分的晶片所能產生的能量。
經過振動測試後，新的裝置不僅能在特定頻率響應，也能在其他低頻範圍響應。
據研究人員計算，該裝置能以單一壓電層產生45microW的功率，與現有設計相比，提供了兩個數量級的改善。
MIT的研究已發佈在8月23日的網路版《Applied Physics Letters》。
電子工程專輯 2011/09/ Joy Teng 編譯
- MIT's Tiny Energy-Harvester Makes Electricity From Low-Frequency Vibrations (Pop science)
- Ultra-wide bandwidth piezoelectric energy harvesting (Applied Physics Letters)
- Shake, rattle and … power up? A new MEMS device generates energy from small vibrations.(MIT News)
- MIT researchers simplify energy harvesting device (EETimes)
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