無線充電技術以其便捷易用等優勢被眾多產品開發商重視, 近年來更是在消費電子設備領域迅猛發展, 相關技術標準也相應成熟落地。 然而, 現有無線充電技術大多基于磁感應原理, 其間作為中間能量形式的電磁波難以穿透金屬介質, 使得其應用場景局限于非金屬媒介中。 作為我們日常生活中經常用到的設備, 麥克風實際上是一種將聲音轉換成電信號的電磁感應換能器, 需要外部電源供電為其振膜艙進行極化或前置放大器進行驅動。 想讓它長時間工作必須有足夠的能量, 能量意味著電池,
這種新發明裝置被稱為“摩擦生電聽覺傳感器”(triboelectric sensor), 即一種摩擦納米發電機, 它通過所謂的摩擦電效應來工作——當兩個材料表面相互摩擦時會產生電荷。 摩擦納米發電機已經存在了好幾年, 通過兩個相互兼容的材料在超級小的尺度上相互作用, 從而創造了能量。 雖然它們體積小, 效率高, 但實際上并不能產生很大的能量。 而我國重慶大學的研究人員發現,
我們自己的耳朵里有所謂的耳蝸, 這是一種長長的封閉的管道, 里面充滿了液體和運動敏感的細胞。 當聲音到達耳蝸的末端時, 耳蝸的不同部分會根據聲音組成的頻率而振動。 它基本上是一個由有機硬件完成的傅里葉變換。 “摩擦生電聽覺傳感器”就是這樣做的。 它的表面都是微小的薄膜, 當聲波撞擊它們時, 它們會振動, 導致薄膜材料摩擦并產生少量電荷。 通過記錄不同頻率撞擊不同膜引起振動而產生的不同電荷, 該裝置將其所聽到聲音的完整圖像拼湊在一起, 并沒有使用任何能量, 而是由納米發電機創造出的聲音,
“摩擦生電聽覺傳感器”原型機實物圖
目前該傳感器只是一個原型機, 但研究人員指出它適用于各種日常環境中并且是十分有效的。 這種低功耗的解決方案可用于一些省電及睡眠類電子產品, 只有當它發現有人走進房間時才會醒來。 助聽器也可以通過以下措施得到改善:我們聽力損失通常會覆蓋500- 1000赫茲的頻率范圍, 而“摩擦生電聽覺傳感器”可以進行調整, 只接受來自這一跨度的聲音, 并為佩戴者放大。
雖然該傳感器不會完全取代麥克風, 但對于那些要求能耗必須保持在絕對最低的應用來說, 它們是一個很有吸引力的選擇。 隨著物聯網和嵌入式電子產品的發展,
如同我們的耳朵, “摩擦生電聽覺傳感器” 表面微小的薄膜, 聲波撞擊振動致材料摩擦產生電荷, 并形成聲音圖像輸出