樹(shù)木能源研究新動(dòng)向 借力納米“升壓轉(zhuǎn)換器”

    樹(shù)木可以作為電源，但它們的電壓過(guò)低，無(wú)法為常規(guī)電池充電。位于西雅圖的華盛頓大學(xué)研究人員近期演示了一個(gè)納米級(jí)的“升壓轉(zhuǎn)換器”，發(fā)掘了樹(shù)木生成的超低壓電勢(shì)。

    “納米級(jí)不僅僅是指體積，同時(shí)代表能量與電力的消耗量�！惫こ虒W(xué)教授Babak Parviz解釋說(shuō)。他專精于被自己稱為“生物與電力工程接口研究”的領(lǐng)域�！捌胀�電子器件無(wú)法工作于我們從樹(shù)木中獲取的電流、電壓之上。”

    據(jù)研究人員表示，一棵樹(shù)的輸出電壓可能低至20mV。他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)電路以蓄積足夠的電力然后再輸出1.1V電流，足以驅(qū)動(dòng)無(wú)線傳感器。微小的納米級(jí)能源采集器工作時(shí)的消耗僅為10nW，不過(guò)大部分時(shí)間它都處于睡眠模式。

    他們還設(shè)計(jì)了特別的超低功耗時(shí)鐘電路，睡眠模式下功耗1nW。只需蓄積350mV電壓便能喚醒它。

    設(shè)計(jì)能源采集器的同時(shí)，研究人員還嘗試通過(guò)監(jiān)視樹(shù)木電能輸出的“脈搏”來(lái)判斷樹(shù)木的健康狀況。“你去看醫(yī)生時(shí)，他們的第一步要測(cè)量的就是你的脈搏，”Parviz教授解釋，“樹(shù)木內(nèi)的某些信號(hào)也類似人體內(nèi)的情況，但是速度更慢�！�

    去年，麻省理工學(xué)院的研究人員在試圖控制樹(shù)干內(nèi)與地面pH值差異時(shí)證實(shí)了“樹(shù)木能源”背后的理論。學(xué)院的Andreas Mershin教授證實(shí)了樹(shù)木內(nèi)部系統(tǒng)通過(guò)做功維持固定pH值差異，從而可以驅(qū)動(dòng)任何能源采集系統(tǒng)。

    Mershin教授成立了一家名為Voltree Power的公司，該公司最近贏得了美國(guó)林務(wù)局的合同，供應(yīng)由樹(shù)木驅(qū)動(dòng)的無(wú)線網(wǎng)格傳感器網(wǎng)絡(luò)�！拔覀�?cè)O(shè)計(jì)了一種專為林務(wù)局定制的產(chǎn)品，可以嵌入他們現(xiàn)有的氣象站�！盫oltree公司首席執(zhí)行官Stella Karavas說(shuō)。

    林務(wù)局在美運(yùn)作著28000個(gè)氣象站，每個(gè)氣象站都由地面向衛(wèi)星傳送環(huán)境狀況。Voltree公司的能源采集器從周遭森林搜集數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線傳送至現(xiàn)有氣象站�！�