来自宾夕法尼亚州立大学材料研究所和犹他大学的一组研究人员开发了一种可穿戴的压电能量收集器，可以在走路或慢跑时仅通过摆动手臂就能产生能量。这个手表大小的小设备可以产生足够的电力来运行一个个人健康监测系统。
宾夕法尼亚州立大学Steward S. Flaschen材料科学与工程和电气工程教授Susan Trolier-McKinstry说:“我们使用优化材料制造的设备比其他任何报道的设备都要好5到50倍。”
能源收集器的需求量很大，为构成物联网的数百万个设备提供动力。
通过为可充电电池或超级电容器提供持续的电力，这些设备可以降低电池故障时更换电池的人工成本，并使耗尽的电池远离垃圾填埋场。
某些晶体在压缩时可以产生电流，或者在施加电荷时可以改变形状。这种压电效应被用于超声波和声纳设备，以及能量收集，宾夕法尼亚州立大学核磁共振成像报告．
Trolier-McKinstry和她以前的博士生Hong Goo Yeo使用了一种著名的压电材料PZT，并将其涂在柔性金属箔的两面，其厚度是以前设备的四到五倍。活性物质的体积越大，产生的能量就越多。通过定向薄膜的晶体结构，增加了能量收集的优点。
薄膜在柔性金属箔上生长时产生的压应力也意味着PZT薄膜可以承受高应变而不开裂，从而制造出更坚固的器件。
“有一些很好的材料科学挑战，”Trolier-McKinstry说。“第一个问题是如何在柔性金属箔上提高薄膜厚度。然后我们需要得到合适的晶体取向，以获得最强的压电效应。”
根据宾夕法尼亚州立大学的MRI文章，Trolier-McKinstry教授和她的同事随后设计了一种新型的手表状设备，其中包含PZT/金属箔材料。
该设备使用一个自由旋转的偏心黄铜转子，嵌入了一块磁铁，以及多个PZT梁，每个梁上都有一块磁铁。当转子上的磁铁接近其中一个光束时，磁铁相互排斥并使光束偏转，在一个称为频率上转换的过程中拔出光束。
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转动手腕的慢频率被转换成高频振荡。
特罗利耶-麦金斯特里教授说:“这种设备的设计比标准的电磁收割机更高效，比如那些用于自动供电手表的收割机。”
这项工作发表在杂志上先进功能材料。
