壓電效應的壓力發(fā)電裝置及衍生產(chǎn)品在市場上的應用

汪徽俊　王亞琪　金丹

摘 要 隨著科技的發(fā)展，人口的增多，能源愈發(fā)枯竭，隨之而來的能源問題也是逐漸受到大眾的關注，傳統(tǒng)的能源發(fā)電面對越來越大的需求，在這種情況之下，新能源的開發(fā)和使用顯得迫在眉睫。現(xiàn)在社會上主要的新能源發(fā)電有以下幾個產(chǎn)業(yè)如：風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐能發(fā)電。這是一個機遇和挑戰(zhàn)的大潮流，而壓力發(fā)電方面的研究也在一直在進步發(fā)展，壓力發(fā)電是將壓力能轉化變成現(xiàn)在最常用的電能，基于壓電效應的壓力發(fā)電裝置在未來毫無疑問具有廣闊的市場空間和發(fā)展前景。能源問題作為當代不可避免的話題之一，必須給予足夠的重視，相信給予壓電效應的壓力發(fā)電裝置在新能源潮流之中能夠脫穎而出。

關鍵詞 壓電效應 壓力發(fā)電 綠色

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A

1壓力發(fā)電的背景及現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展，人們對能源的使用需求也在持續(xù)增長。我國是能源消費的大國，面對新時代下環(huán)境與能源的雙重壓力，開發(fā)利用可再生能源成為全球能源界的共識，壓電產(chǎn)品發(fā)電作為一個安全可靠的可再生能源，具有綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的特點。由于風能，核能，潮汐能的局限性，在當前能源、環(huán)境問題日益突出的大背景下，壓電發(fā)電和太陽能一樣，因其廣闊的發(fā)展空間收到世界各國的廣泛重視。世界各國也出臺了多個相關法律和政策來鼓勵和扶持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；趬弘娦膲毫Πl(fā)電裝置技術的研究也在迅速發(fā)展。在“十一五”計劃中，我國政府提出了要加快對生物能、太陽能、風能等其他可再生能源的開發(fā)，故基于壓電效應的壓力發(fā)電裝置及衍生產(chǎn)品具有巨大的市場潛力。

近幾年，基于壓電效應的壓力發(fā)電裝置及衍生產(chǎn)品研究出現(xiàn)了百家爭鳴的現(xiàn)象，以下是目前主流的基于壓電效應的壓力發(fā)電裝置及衍生產(chǎn)品的研究。

1.1壓力發(fā)電鞋

現(xiàn)在多數(shù)的壓電發(fā)電裝置都是以發(fā)電鞋這個方向進行研究制作。如壓電保暖鞋，壓電照明鞋，通過把壓電材料和發(fā)電裝置置入鞋底，利用人在行走時腳對鞋底的擠壓使得壓電材料發(fā)生壓電效應進而產(chǎn)生電流，最終達到保暖，照明等目的。

1.2壓電發(fā)電型運動衣

日本的科學家同樣是利用壓電效應原理，將微型壓電片與衣服的布料相結合，利用人體在運動時使衣物產(chǎn)生抖動形變，從而產(chǎn)生電流儲存。

1.3壓電發(fā)電型電池充電器

維基尼亞科學家HENRYA.SODANO等在比較利用電容存儲電能不足的前提下，第一次證明了利用壓電材料制作的發(fā)電系統(tǒng)給電池充電的可行性。并且得出壓電振子在諧振工作條件下給一個40mAh電池充電時間不到1h，利用隨機頻率充電需要1.5h的結果。這項研究結果使利用壓電材料進行能量收集的方法更加趨于實用化，同時也擴大其應用范圍。

1.4利用公路路面振動進行壓電發(fā)電

以色列科學家海姆阿布拉莫維奇稱該技術可以讓汽車在耗能的同時也能產(chǎn)生新的能量，這項技術的奧秘在于路面下鋪設了一種特殊的材料——微型壓電晶體，這種壓電晶體在受到擠壓變形時會產(chǎn)生少量電量，而當成千上萬個壓電晶體被植入公路表面時，公路便可產(chǎn)生巨大的電能。研究人員還表示，這種發(fā)電系統(tǒng)的具體發(fā)電能力取決于路面上通行車輛的數(shù)量、重量和行駛速度，理想情況下每千米路段每小時的發(fā)電量可達400kWh，足以供應800戶人家的日常用電需求。

1.5潮汐能是壓電材料發(fā)電

美國新澤西的一家研究海洋動力技術的機構發(fā)現(xiàn)了一種把壓電聚合物置于海水中，即可利用海浪和洋流的產(chǎn)生的潮汐能來使壓電聚合物產(chǎn)生電流。根據(jù)他們的研究成果，可以發(fā)現(xiàn)一個100MW的發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電量可以為一個2萬人的城市發(fā)電，這對于成本較高的壓電發(fā)電機是一個巨大的機遇，因為潮汐能是不會枯竭的，相比較傳統(tǒng)的發(fā)電機，不僅省去了巨大的成本而且在耐用度方面也是超越了前者。

2壓電裝置及衍生產(chǎn)品在市場的應用

雖然現(xiàn)在全球市場的主流還是傳統(tǒng)能源發(fā)電及應用，但是眾所周知，面對能源與環(huán)境的雙重困境，能源產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識。在壓電發(fā)電的產(chǎn)品研究中，雖然目前已有眾多技術方案，但尚未達到完全定型的階段，核心專利群還有待完善，該領域的國際技術標準體系還尚未完成。市場正處于較大的空白區(qū)，故需要按照消費者的地理人文及消費習慣進行市場劃分。兵法有云：“分而蠶食”。在商場上更是如此，新型企業(yè)產(chǎn)品和傳統(tǒng)企業(yè)產(chǎn)品相比，在資金、技術、人員、營銷、管理、售后等方面，均處在劣勢。所以想要在市場上生存，進行市場細化、選擇目標市場可以大幅度提高市場競爭力。

3結語

在經(jīng)濟全球化的今天，傳統(tǒng)能源的需求和使用日益增長。面對新時代下環(huán)境與能源的雙重壓力，基于壓電效應的壓力發(fā)電裝置及衍生產(chǎn)品的市場空間將會更加廣闊，而競爭也會愈發(fā)激烈。本文從壓電效應的基本原理、壓力發(fā)電的背景及現(xiàn)狀、壓電裝置及衍生產(chǎn)品在市場的應用三個方面，針對壓力發(fā)電裝置及衍生產(chǎn)品在市場上的應用意義進行了介紹。筆者相信，在不久的將來，基于壓電原理的壓力發(fā)電裝置及產(chǎn)品將會帶來全新的商業(yè)前景，對于中國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略又是一個新的選擇。

參考文獻

[1] 張彥芳.壓電發(fā)電技術的應用和發(fā)展趨勢[J].科技資訊，2010（3）：102.

[2] 陳子光，胡元太，楊嘉實.基于扭轉模態(tài)的角振動壓電俘能器研究[J].應用數(shù)學和力學，2007，28（6）：693-698.