科学家利用未使用的能源为智能传感器网络供电

照明我们的房屋并为我们的设备供电的电力还产生了周围存在的小磁场。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。无处不在，我们有机会收集这种背景噪音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，与低水平磁场(例如我们的房屋和建筑物中的磁场)一起使用时，其功率输出比其他最新技术要高400%。

科学家说，这项技术对智能建筑的设计产生了影响。智能建筑的设计将需要自供电的无线传感器网络来完成诸如监测能源和运行模式以及远程控制系统的工作。

普里亚说：“众所周知，如果使许多功能自动化，实际上可以显着提高能源效率。” “建筑物是美国最大的电力消耗者之一。因此，即使能耗降低百分之几，也可以代表或转化为兆瓦的节省。传感器使这些控制实现自动化成为可能，而这项技术是一种为这些传感器供电的现实方法。”

研究人员设计了大约1.5英寸长的薄型设备，可以将其放置在磁场最强的设备，灯或电源线上或附近。科学家们说，这些场很快就从流动的电流源中消失了。

当放置在距空间加热器4英寸处时，该设备产生的电能足以为180个LED阵列供电，而在8英寸处，则足以为数字闹钟供电。科学家在“能源与环境科学”杂志上发表了这些发现。

宾州州立大学助理研究员，该研究的共同主要作者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：“这项研究的美丽之处在于它使用了已知的材料，但是设计了一种结构，可以从根本上最大程度地将磁场转换为电能。” “这允许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。

本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。