聲波供電系統讓手機告別充電器

大家現在可以想象一個永遠都不需要充電的手機了，因為它能夠將使用者說話的聲音轉換為電能，為手機續航。這并非遙不可及，Tahir Cagin教授[德州A&M大學（原德州農機學院）化工系] 新的一項發明將讓我們的想像變為現實。

壓電材料領域的新發現或許能創生出自我供電的手機或其他電子裝置，它們可以將聲波轉換為電能，來維持電子設備的運行

Cagin的研究領域是納米技術，他利用材料的壓電效應，在能量獲取領域取得了重大突破。這一領域的研究旨在發展自我供電裝置，以擺脫電池等外部能源。

尤其值得一提的是，Cagin和休斯頓大學的合作伙伴們找到了一種壓電材料，在很小的尺度范圍內，這種材料轉換能量的效率能提升一倍。在這里，“很小的尺度”大概為21納米厚。“但是，在這個尺度之外，無論是更大還是更小，該壓電材料的能量轉換效率都會大幅降低。”Cagin說。

Cagin的這些研究發現刊登在美國物理學會的科學期刊《物理評論B》（Physical Review B）上。這一研究將在許許多多的低功耗電器中產生深遠的影響，比如手機、筆記本電腦、對講機以及其他各種與電腦相關的配件，而這些電器是每個人都離不開的，無論是普通消費者，還是法庭上的工作人員，甚至是戰場上的士兵。

1納米等于1米的十億分之一，是計量原子核分子尺度的單位，人的頭發絲寬度相當于10萬納米。我們在很多高科技裝置中都能見到納米尺度的器件。

雖然Cagin研究的東西非常小，但產生的影響卻相當大。人們對各種便攜無線設備的持續工作能力要求逐漸增高，而Cagin的發現則為這一領域的發展提供了巨大的支持。

人們關心手機或MP3的各種功能，但他們更關注電池的壽命，因為這是讓他們享受這些功能的關鍵。當然，除了能為消費者帶來方便，自我供電裝置同樣是各個國家機構關注的焦點。

美國國防高級研究計劃署（DARPA）對士兵們在戰場上使用發電裝置進行了研究，開發出了能將行走產生的能量轉換為電能的裝置，為士兵們隨身攜帶的設備發電。傳感器（例如用于探測地雷的感應器）將極大地受益于這種自我供電系統，從而降低對電池的需求。

    “如果對這些壓電材料進一步加工，它們甚至可以將各種擾動的聲波，如氣體、液體和固體的壓力波，轉換成為納米或微米器件所需的電能。”Cagin說。

壓電體（piezoelectrics）是這項技術的關鍵，Cagin解釋說。這個單詞來自希臘文“piezein”（壓力的意思），壓電體指的是一種能將施加在它表面的機械力轉換為電能的材料，通常是是晶體或陶瓷。相反地，當對這些材料施加電場的時候，它們的物理性能將發生變化。

壓電體 早是有法國科學家在19世紀80年代發現的，因此不是一個新概念了。在第一次世界大戰期間，壓電材料首次被應用到聲納裝置中。今天，我們在麥克風、石英表中都有應用。汽車中的點煙器里同樣含有壓電材料。壓下點煙器按鈕后，壓力將使壓電晶體提供足夠的電壓來產生火花。 

大型場所也在使用壓電材料。歐洲一些夜總會也將壓電材料應用到了舞池中，這樣就可以將跳舞者的腳步對地面的壓力轉換為電能。此外，香港的一家健身館也用相同的方法來為室內的照明以及音響供電。

    “壓電效應在這些領域大放光芒的同時，科學家們也開始致力于它在納米尺度的應用，這是一個相對較新的領域，與以往不同，也更加復雜。”Cagin說。

Cagin表示：“我們正在研究自然界的一些基本規律，并希望利用這些規律來研制更優秀的工程材料。我們研究它們的化學成分及物理構成，希望能控制它們，來提升材料的性能。”（