科学家利用未使用的能源来为智能传感器网络供电

（文章来源：科技报告与资讯）

电力系统在为我们的房屋照明和设备供电的同时，周围还会产生一些小的磁场。科学家们开发了一种新的机制，能够收集这种浪费的磁场能量，并将其转化为足够的电能，为智能建筑和工厂的下一代传感器网络供电。

宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程学教授，副研究副总裁沙尚克·普里亚（Shashank Priya）表示：“就像阳光是我们试图收获的自由能源一样，磁场也是如此。我们的房屋，办公室，工作场所和汽车中都存在这种无处不在的能量。因为无处不在，我们有机会收集这种背景能量并将其转换为可用的电能。”

由宾夕法尼亚州立大学的科学家领导的一个团队开发了一种设备，在低水平磁场下工作时其功率输出比目前最先进技术的输出还要高400%，一般房屋和建筑物中存在的磁场都是低水平磁场。科学家说，这项技术会对智能建筑的设计产生影响，因为智能建筑的设计需要自供电的无线传感器网络来完成诸如监测能量和运行模式以及远程控制系统等工作。

普里亚说：“众所周知，如果使许多功能自动化，实际上可以显著提高能源效率。建筑物一般都是国家最大的电力消耗者之一。因此，即使能源消耗减少百分之几，也会产生兆瓦级的节能效果。传感器将使这些控制自动化，而我们的技术就是为这些传感器供电。”

研究人员设计了大约1.5英寸长的象纸一样薄的装置，可以将其放置在附近的电器、灯或电源线上面或旁边，这些地方的磁场是最强的。科学家们说，这些磁场一般都会随电流而快速消散。当放置在距加热器4英寸处时，该设备产生的电能足以为180个LED供电，而在8英寸处，则足以为数字闹钟供电。科学家在“ Energy and Environmental Science ”杂志上发表了这些发现。

宾州州立大学助理研究员，该研究的共同作者Min Gyu Kang说：“这些结果为集成传感器和无线通信系统的可持续能源发展提供了重大进展。”科学家使用了一种复合结构，将两种不同的材料层叠在一起。这些材料中的一种是磁致伸缩的，其将磁场转换成应力，而另一种是压电的，其将应力或振动转换成电场。这种结合使设备可以将磁场转化为电流。

该装置具有束状结构，其一端被夹紧，而另一端则根据施加的磁场自由振动。科学家说，安装在光束自由端的磁铁会放大运动，并有助于产生更高的电能。普里亚说：“ 这项研究的突出之处在于它使用了已知的材料，通过设计一种结构，从根本上最大程度地将磁场转换为电能，在低振幅磁场下实现高功率密度。”

宾夕法尼亚州立大学的助理研究员Rammohan Sri Ramdas参加了这项研究，弗吉尼亚理工大学的研究助理Hyeon Lee和Prashant Kumar以及美国陆军作战能力发展司令部航空和导弹中心的高级研究科学家Mohan Sanghadasa也做出了贡献。

这项研究中的一些团队成员由海军研究办公室资助，其他成员则由国家科学基金会资助。
（责任编辑：fqj）