Research Abstract



Piezoelectric-nanowire-enabled power source for driving wireless microelectronics

2010年10月19日 Nature Communications 1 : 93 doi: 10.1038/ncomms1098

変わりやすく制御できない環境における不規則でランダムな力学的な運動からエネルギーを回収することは、無線式携帯電子機器に電力を供給する効果的な方法 で、我々の日常生活におけるさまざまな用途にかなっている。圧電ナノワイヤーはロバストで、広い周波数範囲の小さな物理的な運動つまり擾乱によって発電す ることができる。今回我々は、230 °CでPbZrxTi1−xO3(PZT)ナノワイヤーアレイを初めて化学的エピタキシャル成長させ、高出力エネルギーコンバーターに応用したことを示す。このナノジェネレーターはPZTナノワイヤーの単一アレイを用いて作製され、ピーク出力電圧約0.7 V、電流密度4 µA cm−2、平均電力密度2.8 mW cm−3を 生み出す。このナノジェネレーターの交流電流出力は整流され、回収されたエネルギーを蓄積した後、これを使って市販のレーザーダイオードを点灯した。本研 究は、携帯電子機器や個人向けの電子機器へ電力を供給するのにナノジェネレーターが利用可能であることを実証するものである。

S Xu1 et al.

  1. ジョージア工科大学(米)
Harvesting energy from irregular/random mechanical actions in variable and uncontrollable environments is an effective approach for powering wireless mobile electronics to meet a wide range of applications in our daily life. Piezoelectric nanowires are robust and can be stimulated by tiny physical motions/disturbances over a range of frequencies. Here, we demonstrate the first chemical epitaxial growth of PbZrxTi1−xO3 (PZT) nanowire arrays at 230 °C and their application as high-output energy converters. The nanogenerators fabricated using a single array of PZT nanowires produce a peak output voltage of ~0.7 V, current density of 4 μA cm−2 and an average power density of 2.8 mW cm−3. The alternating current output of the nanogenerator is rectified, and the harvested energy is stored and later used to light up a commercial laser diode. This work demonstrates the feasibility of using nanogenerators for powering mobile and even personal microelectronics.