研究人員已經開發出一種裝置，利用壓電複合材料和碳纖維增強聚合物將環境振動轉化為電能。該裝置被命名為C-PVEH，耐用、高效，是為物聯網設備供電的有前景的解決方案，預示著節能技術的進步。

一個國際研究小組通過將壓電複合材料與碳纖維增強聚合物（CFRP）相結合，設計了一種新的能源生成裝置，碳纖維增強聚合物是一種常用的材料，既輕又強。這種新裝置將周圍環境的振動轉化為電能，為自供電的傳感器提供了一種高效和可靠的手段。

該小組的研究細節於2023年6月13日發表在《納米能源》雜誌上。

能量採集涉及到將環境中的能量轉化為可用的電能，是確保可持續發展的關鍵所在。

該研究的共同作者、東北大學環境研究研究生院教授成田文雄說：”日常用品，從冰箱到路燈，作為物聯網（IoT）的一部分被連接到互聯網上，其中許多配備了收集數據的傳感器。但是這些物聯網設備需要電源來運作，如果它們在偏遠的地方，或者有很多這樣的設備，這就具有挑戰性。”

太陽的光線、熱量和振動都可以產生電能。由於壓電材料在受到物理壓力時能夠產生電能，因此可以利用振動能量。同時，CFRP由於其耐用性和輕便性，適合應用於航空航天和汽車工業、體育設備和醫療設備。

成田說：”我們思考壓電振動能量收集器（PVEH），利用CFRP的堅固性和壓電複合材料，是否可以成為一種更有效和耐用的能量收集手段。”

該小組使用CFRP和與環氧樹脂混合的鈮酸鉀鈉（KNN）納米顆粒的組合製造了該裝置。CFRP既是電極又是加固基材。所謂的C-PVEH裝置沒有辜負它的期望。測試和模擬顯示，即使在被彎曲超過10萬次後，它仍能保持高性能。事實證明，它能夠儲存產生的電力並為LED燈供電。此外，它在能量輸出密度方面超過了其他基於KNN的聚合物複合材料。

C-PVEH將有助於推動自供電物聯網傳感器的發展，帶來更節能的物聯網設備。

成田和他的同事們也對他們的突破所帶來的技術進步感到興奮。”除了我們的C-PVEH設備的社會效益外，我們對自己在能量收集和傳感器技術領域的貢獻感到興奮。優秀的能量輸出密度和高彈性的融合可以指導未來對其他復合材料的研究，以實現多樣化的應用”。