压电效应的压力发电装置及衍生产品在市场上的应用

汪徽俊　王亚琪　金丹

摘 要 随着科技的发展，人口的增多，能源愈发枯竭，随之而来的能源问题也是逐渐受到大众的关注，传统的能源发电面对越来越大的需求，在这种情况之下，新能源的开发和使用显得迫在眉睫。现在社会上主要的新能源发电有以下几个产业如：风力发电、太阳能发电、潮汐能发电。这是一个机遇和挑战的大潮流，而压力发电方面的研究也在一直在进步发展，压力发电是将压力能转化变成现在最常用的电能，基于压电效应的压力发电装置在未来毫无疑问具有广阔的市场空间和发展前景。能源问题作为当代不可避免的话题之一，必须给予足够的重视，相信给予压电效应的压力发电装置在新能源潮流之中能够脱颖而出。

关键词 压电效应 压力发电 绿色

中图分类号：TM61 文献标识码：A

1压力发电的背景及现状

随着经济全球化发展，人们对能源的使用需求也在持续增长。我国是能源消费的大国，面对新时代下环境与能源的双重压力，开发利用可再生能源成为全球能源界的共识，压电产品发电作为一个安全可靠的可再生能源，具有绿色环保可持续发展的特点。由于风能，核能，潮汐能的局限性，在当前能源、环境问题日益突出的大背景下，压电发电和太阳能一样，因其广阔的发展空间收到世界各国的广泛重视。世界各国也出台了多个相关法律和政策来鼓励和扶持新能源产业的发展。基于压电效应的压力发电装置技术的研究也在迅速发展。在“十一五”计划中，我国政府提出了要加快对生物能、太阳能、风能等其他可再生能源的开发，故基于压电效应的压力发电装置及衍生产品具有巨大的市场潜力。

近几年，基于压电效应的压力发电装置及衍生产品研究出现了百家争鸣的现象，以下是目前主流的基于压电效应的压力发电装置及衍生产品的研究。

1.1压力发电鞋

现在多数的压电发电装置都是以发电鞋这个方向进行研究制作。如压电保暖鞋，压电照明鞋，通过把压电材料和发电装置置入鞋底，利用人在行走时脚对鞋底的挤压使得压电材料发生压电效应进而产生电流，最终达到保暖，照明等目的。

1.2压电发电型运动衣

日本的科学家同样是利用压电效应原理，将微型压电片与衣服的布料相结合，利用人体在运动时使衣物产生抖动形变，从而产生电流储存。

1.3压电发电型电池充电器

维基尼亚科学家HENRYA.SODANO等在比较利用电容存储电能不足的前提下，第一次证明了利用压电材料制作的发电系统给电池充电的可行性。并且得出压电振子在谐振工作条件下给一个40mAh电池充电时间不到1h，利用随机频率充电需要1.5h的结果。这项研究结果使利用压电材料进行能量收集的方法更加趋于实用化，同时也扩大其应用范围。

1.4利用公路路面振动进行压电发电

以色列科学家海姆阿布拉莫维奇称该技术可以让汽车在耗能的同时也能产生新的能量，这项技术的奥秘在于路面下铺设了一种特殊的材料——微型压电晶体，这种压电晶体在受到挤压变形时会产生少量电量，而当成千上万个压电晶体被植入公路表面时，公路便可产生巨大的电能。研究人员还表示，这种发电系统的具体发电能力取决于路面上通行车辆的数量、重量和行驶速度，理想情况下每千米路段每小时的发电量可达400kWh，足以供应800户人家的日常用电需求。

1.5潮汐能是压电材料发电

美国新泽西的一家研究海洋动力技术的机构发现了一种把压电聚合物置于海水中，即可利用海浪和洋流的产生的潮汐能来使压电聚合物产生电流。根据他们的研究成果，可以发现一个100MW的发电系统发出的电量可以为一个2万人的城市发电，这对于成本较高的压电发电机是一个巨大的机遇，因为潮汐能是不会枯竭的，相比较传统的发电机，不仅省去了巨大的成本而且在耐用度方面也是超越了前者。

2压电装置及衍生产品在市场的应用

虽然现在全球市场的主流还是传统能源发电及应用，但是众所周知，面对能源与环境的双重困境，能源产业未来发展方向已经成为业内共识。在压电发电的产品研究中，虽然目前已有众多技术方案，但尚未达到完全定型的阶段，核心专利群还有待完善，该领域的国际技术标准体系还尚未完成。市场正处于较大的空白区，故需要按照消费者的地理人文及消费习惯进行市场划分。兵法有云：“分而蚕食”。在商场上更是如此，新型企业产品和传统企业产品相比，在资金、技术、人员、营销、管理、售后等方面，均处在劣势。所以想要在市场上生存，进行市场细化、选择目标市场可以大幅度提高市场竞争力。

3结语

在经济全球化的今天，传统能源的需求和使用日益增长。面对新时代下环境与能源的双重压力，基于压电效应的压力发电装置及衍生产品的市场空间将会更加广阔，而竞争也会愈发激烈。本文从压电效应的基本原理、压力发电的背景及现状、压电装置及衍生产品在市场的应用三个方面，针对压力发电装置及衍生产品在市场上的应用意义进行了介绍。笔者相信，在不久的将来，基于压电原理的压力发电装置及产品将会带来全新的商业前景，对于中国的可持续发展战略又是一个新的选择。

参考文献

[1] 张彦芳.压电发电技术的应用和发展趋势[J].科技资讯，2010（3）：102.

[2] 陈子光，胡元太，杨嘉实.基于扭转模态的角振动压电俘能器研究[J].应用数学和力学，2007，28（6）：693-698.