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- 能量采集技術(shù)的革新(科技大觀)
- 來源：人民日報 發(fā)表于 2011/2/9
一般認為，引發(fā)當今能量采集技術(shù)發(fā)生基礎(chǔ)性變革的主要因素，是無線與低功耗電子器件的發(fā)展，以及傳感器、微電子機械能量系統(tǒng)（MEMS）等組件的不斷進步。另一方面，建筑物監(jiān)控、測量工具以及專門監(jiān)測建筑物結(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)，也催生了這個市場。
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)，因此很難估計整個市場規(guī)模究竟有多大。目前，人們對微型能量采集技術(shù)市場的考察一般集中于該技術(shù)明確可替換電池的細分市場。美國市場調(diào)查公司Darnell Group的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到2012年，將有22億個能量采集器與薄膜電池投入使用。汽車、家電、醫(yī)療、軍事以及航天等領(lǐng)域的能量采集應(yīng)用市場將從2008年的1350萬套增長到2013年的1.641億套。
未來10年將是該技術(shù)實現(xiàn)爆發(fā)式增長的關(guān)鍵時期，它的應(yīng)用范圍也將不斷擴大。據(jù)英國IDTechEx公司預(yù)測，能量采集技術(shù)的應(yīng)用范圍將遍及消費性電子、軍事、航天、保健、石油與天然氣、建筑、大眾運輸?shù)仁袌�。它在飛機制造、個人健康監(jiān)視系統(tǒng)以及防盜檢測系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用，將形成一個規(guī)�？蛇_數(shù)十億美元的市場。另外，它在新興應(yīng)用方面也取得了良好進展，如德國Fraunhofer集成電路研究院開發(fā)了一個基于半導(dǎo)體的熱力發(fā)電機，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利用壓電效應(yīng)的能量采集設(shè)備，該設(shè)備能將機械振蕩轉(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，宇宙飛船中的太陽光電裝置、道路設(shè)備、手表、光開關(guān)和消費性產(chǎn)品等�？捎糜诖蟊姷拇笠�(guī)模應(yīng)用，則包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、手機和筆記本電腦電池以及為欠發(fā)達國家提供幾乎免費的電力和照明等。
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，一些人認為是智能建筑和智能監(jiān)測；另一些人則認為是植入人體的醫(yī)療傳感器。也許未來的發(fā)展將證明，能量采集技術(shù)的最佳應(yīng)用是它與無線組件或傳感器的結(jié)合。
能量采集并非全新的創(chuàng)意，多年前就有人發(fā)明了由運動產(chǎn)生能量的手表。從廣義上講，能量采集包括各種能源來源，比如動能（風(fēng)、波、重力、振動等）、電磁能（光、電磁波等）、熱能（太陽熱能、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，當電子電路的能量消耗從毫瓦級降至微瓦級時，一個嶄新現(xiàn)象出現(xiàn)了：為電路提供能量不再需要電網(wǎng)或電池，而是利用周圍的各種環(huán)境能源，如人們身邊微小的振動、光、熱和電磁波等。能量采集技術(shù)的變化產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響，其早期應(yīng)用，是在機械裝置和車輛上廣泛使用的、通過振動提供能量的無線傳感器。由于不再需要電池，這種傳感器沒有必要再進行維護。
一般認為，引發(fā)當今能量采集技術(shù)發(fā)生基礎(chǔ)性變革的主要因素，是無線與低功耗電子器件的發(fā)展，以及傳感器、微電子機械能量系統(tǒng)（MEMS）等組件的不斷進步。另一方面，建筑物監(jiān)控、測量工具以及專門監(jiān)測建筑物結(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)，也催生了這個市場。
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)，因此很難估計整個市場規(guī)模究竟有多大。目前，人們對微型能量采集技術(shù)市場的考察一般集中于該技術(shù)明確可替換電池的細分市場。美國市場調(diào)查公司Darnell Group的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到2012年，將有22億個能量采集器與薄膜電池投入使用。汽車、家電、醫(yī)療、軍事以及航天等領(lǐng)域的能量采集應(yīng)用市場將從2008年的1350萬套增長到2013年的1.641億套。
未來10年將是該技術(shù)實現(xiàn)爆發(fā)式增長的關(guān)鍵時期，它的應(yīng)用范圍也將不斷擴大。據(jù)英國IDTechEx公司預(yù)測，能量采集技術(shù)的應(yīng)用范圍將遍及消費性電子、軍事、航天、保健、石油與天然氣、建筑、大眾運輸?shù)仁袌�。它在飛機制造、個人健康監(jiān)視系統(tǒng)以及防盜檢測系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用，將形成一個規(guī)�？蛇_數(shù)十億美元的市場。另外，它在新興應(yīng)用方面也取得了良好進展，如德國Fraunhofer集成電路研究院開發(fā)了一個基于半導(dǎo)體的熱力發(fā)電機，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利用壓電效應(yīng)的能量采集設(shè)備，該設(shè)備能將機械振蕩轉(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，宇宙飛船中的太陽光電裝置、道路設(shè)備、手表、光開關(guān)和消費性產(chǎn)品等�？捎糜诖蟊姷拇笠�(guī)模應(yīng)用，則包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、手機和筆記本電腦電池以及為欠發(fā)達國家提供幾乎免費的電力和照明等。
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，一些人認為是智能建筑和智能監(jiān)測；另一些人則認為是植入人體的醫(yī)療傳感器。也許未來的發(fā)展將證明，能量采集技術(shù)的最佳應(yīng)用是它與無線組件或傳感器的結(jié)合。
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