產(chǎn)品中心 應(yīng)用方案 技術(shù)文摘質(zhì)量保證產(chǎn)品選型 下載中心業(yè)內(nèi)動(dòng)態(tài) 選型幫助 品牌介紹 產(chǎn)品一覽 聯(lián)系我們
- 首批用于溫度傳感器供能的石墨烯太陽(yáng)能電池
- 來(lái)源：阿肯色大學(xué) 發(fā)表于 2025/11/18
將傳感器功率需求降低到納瓦，即十億分之一瓦，而當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)以微瓦（百萬(wàn)分之一瓦）為單位。
利用從當(dāng)?shù)丨h(huán)境中收集的能量為傳感器供能。
阿肯色大學(xué)和密歇根大學(xué)的研究人員報(bào)告了首次使用石墨烯基太陽(yáng)能電池的超低功耗溫度傳感器。該測(cè)試是開發(fā)自主傳感器系統(tǒng)的第一道難關(guān)，該系統(tǒng)從環(huán)境中的多個(gè)來(lái)源——太陽(yáng)能、熱輻射、聲學(xué)、動(dòng)能、非線性和環(huán)境輻射——汲取電力。
該研究發(fā)表在《真空科學(xué)與技術(shù)雜志B》上。
最終目標(biāo)是開發(fā)利用石墨烯能量采集能力的多模態(tài)傳感器（結(jié)合上述多種能源），這些傳感器可持續(xù)數(shù)十年，有助于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，智能技術(shù)融入日常生活。
Ashaduzzaman是物理學(xué)博士候選人，是亞伯蘭大學(xué)主導(dǎo)論文的第一作者，但石墨烯能量收集器是物理學(xué)教授Paul Thibado的創(chuàng)意，他十多年前開始研究石墨烯的獨(dú)特性質(zhì)，并擔(dān)任通訊作者。
成功取決于克服兩個(gè)挑戰(zhàn)：
值得注意的是，該系統(tǒng)及預(yù)計(jì)未來(lái)系統(tǒng)不包括電池，電池壽命有限，使石墨烯基礎(chǔ)的能量收集器能夠?qū)崿F(xiàn)較長(zhǎng)的運(yùn)行壽命——甚至數(shù)十年。
“電力必須來(lái)自本地環(huán)境，”蒂巴多解釋道，“所以它是自給自足且自主的，并且必須擁有極長(zhǎng)的使用壽命，才能顯著降低總擁有成本。所以設(shè)定好，然后忘了它�！�
亞伯蘭大學(xué)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)完成上述第二個(gè)挑戰(zhàn)，而密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)由電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授David Blaauw領(lǐng)導(dǎo)，主要負(fù)責(zé)第一個(gè)挑戰(zhàn)。Blaauw是低功耗無(wú)線傳感器和嵌入式系統(tǒng)的專家。他甚至設(shè)計(jì)了可以植入蝴蝶翅膀上的微型傳感器。
論文確認(rèn)，利用石墨烯基太陽(yáng)能制造超低功耗溫度傳感器是可能的。
“我們想如果能拆掉電源管理單元，也許這個(gè)傳感器系統(tǒng)能消耗更少的電力，”阿沙杜扎曼解釋道�！八晕覀兙瓦@么做了。然后我們連接了三組太陽(yáng)能電池，直接用三個(gè)儲(chǔ)能電容器為溫度系統(tǒng)供電。”
Thibado補(bǔ)充道：“我們預(yù)計(jì)將制造能夠在設(shè)備內(nèi)收集多種能源的設(shè)備。”
通過(guò)實(shí)現(xiàn)“多模態(tài)”，可以通過(guò)額外的熱或非線性電力來(lái)彌補(bǔ)間歇性太陽(yáng)能短缺，無(wú)論具體情況如何。
Thibado預(yù)見(jiàn)到傳感器將用于那些傳感器本應(yīng)有用的領(lǐng)域和領(lǐng)域，但更換電池的需求將使得它們勞動(dòng)力和成本過(guò)高。這可能包括農(nóng)業(yè)氣候監(jiān)測(cè)、畜牧追蹤、可穿戴健身監(jiān)測(cè)、建筑報(bào)警系統(tǒng)、預(yù)測(cè)性維護(hù)以及其他廣泛的應(yīng)用。
論文摘要用通俗易懂的語(yǔ)言描述了這項(xiàng)工作，指出研究人員“制造了數(shù)十個(gè)石墨烯基太陽(yáng)能電池，將其線粘成標(biāo)準(zhǔn)封裝，并在照明下對(duì)每個(gè)電池的電流-電壓特性進(jìn)行了表征。接著，太陽(yáng)能電池串聯(lián)以提升輸出電壓。三組不同的太陽(yáng)能電池用于為三個(gè)儲(chǔ)能電容器充電，達(dá)到溫度傳感器所需的電壓水平。
“存儲(chǔ)電容器只需幾分鐘即可充電，但傳感器系統(tǒng)可連續(xù)供電超過(guò)24小時(shí)且不需充電。使用儲(chǔ)能電容還消除了對(duì)典型電源管理芯片和常用可充電電池的需求。因此，可以降低傳感器系統(tǒng)的整體功耗，顯著延長(zhǎng)其使用壽命，“摘要中寫道。
來(lái)自阿爾伯塔大學(xué)的合著者還包括博士生Syed M. Rahman、Md R. Kabir和James M. Magnum。密歇根大學(xué)的合著者還包括洪道和戈登·卡里奇納，以及布勞。
Ashaduzzaman表示，他已經(jīng)研究溫度傳感器大約一年半了。他說(shuō)，下一步是完善一種動(dòng)能收集器，能夠從石墨烯獨(dú)特的振動(dòng)特性中收集能量。該能力隨后將與太陽(yáng)能傳感器結(jié)合，形成多模態(tài)傳感器。至少，這是計(jì)劃。
更多信息：Ashaduzzaman 等人，《微石墨烯-硅太陽(yáng)能電池陣列間歇性充電以驅(qū)動(dòng)溫度傳感器的儲(chǔ)能電容器》，《真空科學(xué)與技術(shù)雜志》B（2025）。DOI：10.1116/6.0004618
由阿肯色大學(xué)提供
- 如果本文收錄的圖片文字侵犯了您的權(quán)益，請(qǐng)及時(shí)與我們聯(lián)系，我們將在24內(nèi)核實(shí)刪除，謝謝！
