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  隨著便攜式電子產品的發展，對自驅動電子設備的需求已經成為下一代電子成品最熱門的焦點之一。一種有效的能量收集方法是利用壓電材料從環境中收集能量。

  通常，聚偏氟乙烯（PVDF）壓電聚合物材料是傳感器、換能器和能量采集應用中最常用的材料。然而，PVDF在溫度高于75℃時會喪失壓電性。聚乳酸（PLA）是一種生物可降解的聚合物，可以通過乳酸單體進行開環聚合來合成。而單體可以通過細菌發酵從糖和淀粉中提取。根據之前的研究，經過處理的聚左旋乳酸（PLLA）具有優良的壓電特性，可以用于傳感器、驅動器和能量收集等應用。 

  最近，中國科學院北京納米能源與系統研究所任凱亮研究員的團隊發現在低頻震動下，雙層的PLLA膜可以產生大約10μW的功率輸出。此外，任凱亮研究員的團隊還發現，經過140℃熱處理后的PLLA不需要額外的極化過程，仍然保持很高的壓電性。在研究探索前，先利用理論方程對PLLA懸臂梁進行仿真，根據材料的特性和器件尺寸計算出了諧振頻率。通過PLLA膜和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底之間的長度比，厚度比以及懸臂梁頂端的負載，計算了實現最佳輸出的條件和諧振頻率。 

  此外，基于理論結果設計并制作了雙層PLLA的懸臂梁。通過溶液澆鑄法制備PLLA膜之后，在膜的兩側濺射涂覆Au電極，并使用環氧樹脂粘貼到PET襯底的頂部。在PET襯底的自由端粘附上負載質量塊就形成了懸臂結構。 

  使用由函數發生器和放大器驅動的振動器對懸臂梁進行測試。測試結果顯示，在約50Hz的振動下，基于PLLA的懸臂裝置產生約14μW的功率。接下來，通過實驗室設計的全波整流電路對輸出信號進行整流，利用整流后的PLLA懸臂信號在7.5小時內將8mAh的鋰離子電池充電至3.2V。儲存在鋰離子電池中的電能可以點亮30個LED，亮一分鐘。 

a) PLLA / PET懸臂梁的橫截面示意圖；b) 用于測試PLLA / PET懸臂的測試系統圖示；c) PLLA懸臂在穩定的振動激勵下為鋰電池充電的電池電壓隨時間變化曲線，插圖顯示30個LED被充電后的鋰電池點亮；d) 柔性懸臂輸出能量與襯底頂端負載質量塊和長度比Lp / Lb (PLLA / PET層的長度)的關系。 

  這項研究，“基于PLLA的熱穩定懸臂梁用于振動能量收集”最近發表在Advanced Sustainable Systems上。 

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.201700068/abstract