從我們的腳步到我們按下的按鈕，人類不斷消耗能量，研究人員正在利用這些運動為我們周圍的世界供電。
從周圍環境或活動中而不是從電池或牆壁插座中收集能量有一些關鍵優勢：電力來源是免費的，裝置更具移動性。 這對於胰島素泵和起搏器等醫療電子產品尤其有用。 能量收集器還可以延長智慧手機和筆記型電腦的電池壽命。
這個想法並不新鮮。 例如，電晶體收音機自 20 世紀初就已出現，並且不需要專用電源，因為它們從無線電波中收集電力。 但是，當前的能量收集策略效率不高，並且我們環境中的能量廣泛分散，這意味著需要明亮的光線、大的溫度梯度或長時間的快步行走才能產生可觀的電量，而這可能仍然不是很多。
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現在，研究人員正在尋找提高收集效率和降低成本的新方法。 開發人員也在製造使用更少電力的電子產品，這樣有一天您的手機可能會依靠口袋裡的沙沙聲和您撥打電話時的一些手指敲擊來執行。
在勞倫斯伯克利國家實驗室，科學家們上個月演示了一種裝置，該裝置使用病毒將壓力轉化為電力。 該裝置依賴於壓電效應，這是一種現象，當材料受到機械變形或應力時，會產生電荷。 在這種情況下，該團隊使用了一種經過工程改造的 M13 病毒（通常感染細菌）來製造該材料。
樂趣從 50 納安開始
該裝置可以產生 6 納安的電流和 400 毫伏的電勢，大約是 AAA 電池輸出的四分之一，並且足以在按下時短暫啟用帶有平方釐米大小發電器的小型單色液晶顯示器。 研究人員在《自然奈米技術》雜誌上發表了他們的報告。
LBNL 材料科學部的研究員兼該報告的合著者之一 Ramamoorthy Ramesh 解釋說，病毒可以自我複製並自行形成奈米級結構，這使得它們成為傳統壓電裝置的有吸引力的低成本替代品，而傳統壓電裝置可能使用昂貴或有毒的化學物質。 病毒材料也可以噴灑到表面上，有可能將任何牆壁或地板變成從腳步和振動中收集能量的收集器。
目前，病毒發電機太弱，無法提供任何實際的電力，儘管研究人員正在進行改進，並表示他們離有用的產品不遠了。
“如果我們得到 50 到 70 [納安]，那就到了搖滾樂時間了。 那就很有趣了，”拉梅什說。
英國的研究人員最近也開發了一種壓電發電機，一種膝關節支架，可以從行走中收集電子。 當佩戴者的膝蓋彎曲時，裝置中的四個金屬葉片會被“撥動”，然後像吉他弦一樣振動併產生電力。
目前，該裝置產生約 2 毫瓦的功率，但研究人員預計透過一些調整將達到 30 毫瓦。
該專案的主要研究員、克蘭菲爾德大學應用科學學院能量收集研究員 Michele Pozzi 在一份新聞稿中表示，他預計當產量增加時，該裝置的成本為每臺 10 英鎊。 該研究結果於本月早些時候發表在《智慧材料與結構》雜誌上。
但是它可以為電視供電嗎？
然而，即使市場上已經有能量收集器，但最大的障礙仍然是獲得足夠的可用電力來為感測器、燈或螢幕供電。 這意味著產生的電力要多於裝置所需的電力，以便裝置有足夠的電力來儲存並保持持續執行。
德州儀器公司電源解決方案部門的首席技術專家 David Freeman 說：“在某些情況下，您可能只收集到大約一微瓦的電力。” “如果您的裝置需要一微瓦，那麼您對任何人都沒有任何作用。”
對於德州儀器公司來說，解決方案是製造使用更少電力的裝置，並提高能量收集器的效率。
弗里曼說：“只是在最近三、四年或五年內，[收集器] 報告了足夠的電力可用，並且裝置的能量足夠低以至於可以工作。”
能量收集器的一個潛在用途是構建可以監測空氣質量的感測器。 操作員可以無線收集該資訊，以有效地加熱或冷卻他們的空間。 弗里曼解釋說：“這些應用的大多數目標是‘剝離貼上’”，他指出，感測器的最佳位置可能遠離任何電氣線路。 這些位置也可能難以到達，因此頻繁更換電池會非常不方便，這使得它們成為能量收集器的理想用途。
為此，該公司正在製造需要更少能量的積體電路和微處理器。
弗里曼說：“每一代都比上一代使用更少的電力。” “當我們繼續降低這些裝置所需的功率時，它會使收集部分更加實用。”
弗里曼表示，主要的收集技術是小型光伏面板，因為振動和無線電收集器尚未捕獲足夠的電力來執行感測器和發射器。 該公司最近製造了一款原型無線鍵盤，該鍵盤依靠室內照明執行，電池壽命與裝置的工作壽命相匹配，大約為三到五年。 此外，德州儀器公司正在開發用於監控工業裝置和道路的感測器，在這些領域，規則的運動頻率可能更適合振動收集器。
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