能源收集用駐極體發電機簡介：材料世界網

將微小的振動、溫度差及光等轉換成電能的能量收集(Energy Harvesting)技術研究發展至今已有多年的歷史，由於其可能的應用逐漸顯示（圖一），包括適合應用在家庭建築之能源管理(Home/Building Energy Management Systems; HEMS/BEMS)；結構體之感測器網路無線量測工具結構狀態監控(Wireless Sensors for Structural Health Monitoring)，安裝在不易拆卸之處，專門監控結構體狀態之感測器網路量測工具，此永久性裝置的關鍵特性在於能無限期執行任務，而且使用者不用擔心替換電池的問題；以及無線ID標籤為畜牧業、汽車傳感器輪胎壓力監測系統(Wireless ID Tags for Livestock Industry, Automotive Sensors Tire Pressure Monitoring Systems)。

駐極體材料
駐極體的定義乃藉由外界的電氣力使物質保有接近永久性的電氣分極性質。一般在物質外表加入一強的電場，使物質內部的電荷形成配向極化，當外加電場除去時，物質保有分極的狀態。而駐極體材料則是在無外電場存在之下，能半永久保持電極化狀態並向周圍環境施加電作用力的介電材料(Dielectric Materials)。材料能長時間存儲電荷而成為駐極體的主要機制，包括須具有高陰電性、內部有效表面積及界面。高分子基材經充電後雖可存儲電荷，然而因缺乏強Trap能力，所以電荷也會快速散失，含氟材料（Teflon AF、Teflon TFE、FEP等）因具有最強陰電特性，目前可視為最理想的電荷存儲材料之一。

圖四、高性能駐極體電荷密度

微機電駐極體發電裝置
綜觀此類文獻微機電駐極體發電機結構的主要挑戰，包括如何設計一低振動頻率彈簧系統及一低阻尼(Damping)滑動(Sliding)機械系統，以控制並保持駐極體與電極之間隙互相避免黏附。因而有Takahashi等同時使用駐極體材料及鐵電（壓電）材料開發出毫瓦發電功率等級的垂直型電容式能量收集器。鐵電材料可防止電極之駐極體產生放電，因此可以設計超小的空氣間隙差距，甚至允許駐極體接觸電極，較小的空氣間隙導致巨大電容變化，以獲得較大的輸出功率，克服駐極體與電極之間隙互相避免黏附問題，其駐極體更不須形成梳狀圖案，即可獲得穩定、高表面電位，且滑動質量和駐極體之間不須精密對準，使得元件製程更為簡單和經濟，於40 Hz/250微米振幅之下可獲得1.2 mW輸出功率……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文

圖十四、駐極體和鐵電體的垂直振動能量收集類型：(a)當間隙大；(b)當間隙小；(c)單線型