日本東北大學與英國里茲大學(University of Leeds)共同開發了一項由碳纖維強化塑膠(CFRP)電極組成之新型壓電振動發電裝置,且研究團隊透過利用接收彎曲振動的CFRP點亮LED,成功地在不使用電源的情況下實現無線傳輸感測器資訊。
新開發的碳纖維強化壓電振動能量擷取裝置(CFRP-reinforced PVEH; C-PVEH)係以平均粒徑約200 nm的壓電奈米粒子(鈮酸鈉鉀:KNN)分散於塑膠(環氧樹脂)形成之壓電奈米複合材料與CFRP積層後製成,俾使CFRP發揮補強材料與電極的機能。藉此即可在無損於壓電性的情況下獲得了優異的機械性能,提高了環境發電裝置的性能與耐久性。
在施加彎曲振動後的輸出電壓與頻率的關係方面,結果顯示固定端的位移振幅為0.05 mm時,開路狀態下的共振頻率約為208 Hz,且達成了最大電壓約8.45 V。因彎曲振動引起輸出電壓與位移振幅之間的關係可知在208 Hz的頻率下,C-PVEH輸出電壓明顯大於非CFRP強化型壓電振動能量擷取裝置(PVEH)的輸出電壓,由此證明了CFRP電極的有效性。
新開發的裝置可因應電容器的急速充電或有效率地為LED供電。此外,透過彎曲振動,即能無線傳輸溫度、濕度、加速度、大氣壓力等感測器的資訊。C-PVEH具有穩定的輸出,將可為小型無線通訊設備提供足夠的能量。