能量采集技術(shù)的革新

　　能量采集并非全新的創(chuàng)意，多年前就有人發(fā)明了由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生能量的手表。從廣義上講，能量采集包括各種能源來(lái)源，比如動(dòng)能（風(fēng)、波、重力、振動(dòng)等）、電磁能（光、電磁波等）、熱能（太陽(yáng)熱能、地?zé)�、溫度變化、燃燒等）、原子能（原子核能、放射性衰變等）或生物能（生物燃料、生物質(zhì)能等）。

　　但是，當(dāng)電子電路的能量消耗從毫瓦級(jí)降至微瓦級(jí)時(shí)，一個(gè)嶄新現(xiàn)象出現(xiàn)了：為電路提供能量不再需要電網(wǎng)或電池，而是利用周?chē)�的各種環(huán)境能源，如人們身邊微小的振動(dòng)、光、熱和電磁波等。能量采集技術(shù)的變化產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，其早期應(yīng)用，是在機(jī)械裝置和車(chē)輛上廣泛使用的、通過(guò)振動(dòng)提供能量的無(wú)線(xiàn)傳感器。由于不再需要電池，這種傳感器沒(méi)有必要再進(jìn)行維護(hù)。

　　一般認(rèn)為，引發(fā)當(dāng)今能量采集技術(shù)發(fā)生基礎(chǔ)性變革的主要因素，是無(wú)線(xiàn)與低功耗電子器件的發(fā)展，以及傳感器、微電子機(jī)械能量系統(tǒng)（MEMS）等組件的不斷進(jìn)步。另一方面，建筑物監(jiān)控、測(cè)量工具以及專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)建筑物結(jié)構(gòu)狀態(tài)的所謂“永久性裝置”，需要微型能量采集技術(shù)，也催生了這個(gè)市場(chǎng)。

　　由于能量采集技術(shù)廣泛而多樣，還有很多應(yīng)用尚待發(fā)現(xiàn)，因此很難估計(jì)整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模究竟有多大。目前，人們對(duì)微型能量采集技術(shù)市場(chǎng)的考察一般集中于該技術(shù)明確可替換電池的細(xì)分市場(chǎng)。美國(guó)市場(chǎng)調(diào)查公司Darnell Group的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2012年，將有22億個(gè)能量采集器與薄膜電池投入使用。汽車(chē)、家電、醫(yī)療、軍事以及航天等領(lǐng)域的能量采集應(yīng)用市場(chǎng)將從2008年的1350萬(wàn)套增長(zhǎng)到2013年的1.641億套。

　　未來(lái)10年將是該技術(shù)實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，它的應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大。據(jù)英國(guó)IDTechEx公司預(yù)測(cè)，能量采集技術(shù)的應(yīng)用范圍將遍及消費(fèi)性電子、軍事、航天、保健、石油與天然氣、建筑、大眾運(yùn)輸?shù)仁袌?chǎng)。它在飛機(jī)制造、個(gè)人健康監(jiān)視系統(tǒng)以及防盜檢測(cè)系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用，將形成一個(gè)規(guī)�？蛇_(dá)數(shù)十億美元的市場(chǎng)。另外，它在新興應(yīng)用方面也取得了良好進(jìn)展，如德國(guó)Fraunhofer集成電路研究院開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于半導(dǎo)體的熱力發(fā)電機(jī)，它能將溫差轉(zhuǎn)換成電能。該設(shè)備可以佩戴在身上，用人體的熱量作為能量來(lái)源，并為植入身體的醫(yī)療健康設(shè)備提供電力。IMEC荷蘭分部也在研究一個(gè)利用壓電效應(yīng)的能量采集設(shè)備，該設(shè)備能將機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換成大約40毫瓦的能量�！�

　　迄今為止，成功將能量采集技術(shù)商用化的領(lǐng)域包括，宇宙飛船中的太陽(yáng)光電裝置、道路設(shè)備、手表、光開(kāi)關(guān)和消費(fèi)性產(chǎn)品等。可用于大眾的大規(guī)模應(yīng)用，則包括無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)和筆記本電腦電池以及為欠發(fā)達(dá)國(guó)家提供幾乎免費(fèi)的電力和照明等。

　　在眾多的應(yīng)用中，哪些是能量采集技術(shù)的最佳應(yīng)用呢？答案不是唯一的，一些人認(rèn)為是智能建筑和智能監(jiān)測(cè)；另一些人則認(rèn)為是植入人體的醫(yī)療傳感器。也許未來(lái)的發(fā)展將證明，能量采集技術(shù)的最佳應(yīng)用是它與無(wú)線(xiàn)組件或傳感器的結(jié)合。