日本研究人员开发了一种依靠环境能量运行的微机电能量收集器

　　即使物联网设备变得越来越小，它们仍然需要更多的功率。但是这些智能设备中的大多数都太小了，无法容纳电池，电源线可能会限制它们。这促使日本研究人员改进了现有的工具，该工具可以从周围环境中收集机电能量。

　　他们的新能量收集器称为微电子机械系统(MEMS)。它可以利用机械振动和其他环境能量源，将其转化为微电子设备的电能。

　　在东京工业大学的研究小组在对MEMS现有设计进一步提高。他们在能量收集系统上的创新性表现出与许多其他类型的电子设备(包括那些具有微型传感器的电子设备)的更高兼容性。

　　标准的MEMS能量收集器借助内置驻极体收集环境能量。驻极体是永磁体的电气对等体，这是由于其内部结构的布置而保持稳定的电能。

　　除驻极体外，MEMS还具有可调谐电容器和可响应环境力的移动电极。当环境力作用在电极上时，它会促使电容器的电荷开始四处移动。随之而来的电荷移动产生了足够的电能，以为越来越多的星际迷航般的智能设备供电。(相关：光与生命：“人造光”会影响人类健康和生产力吗?)

　　将MEMS能量收集器分成单独的芯片

　　为了使能量收集MEMS能够按预期工作，其组件和驻极体必须兼容。如果产生驻极体的过程与其余能量收集器的生产方法发生冲突，则其效率将大大降低，因为驻极体的工作原理与MEMS电容器相反。

　　东京技术大学助理教授大根大辅提出了基于MEMS驻极体的能量收集器的创新设计。过去，所有MEMS器件都安装在单个芯片中，这导致了设计上的限制。

　　Yamane将设备分为两个芯片违反了惯例。一个芯片将包含MEMS可调电容器，而另一个芯片将由驻极体和介电材料组成另一个电容器。

　　他在一次采访中说：“这使我们能够在物理上首次分离MEMS结构和驻极体。”

　　将MEMS组件和驻极体放在单独的芯片上，他的团队可以采用无关的生产工艺，从而提高了单个系统的效率。此外，两个芯片之间的物理隔离防止了它们不同制造方式之间的破坏性冲突。

　　能量收集MEMS单元如何通过振动获取电能

　　Tokyo Tech设计的驻极体电路显示固定电容。相比之下，单独的MEMS可调电容器具有对振动产生反应的弹簧。每当弹簧拉伸时，都会改变所连接电容器的电容。弹簧一旦自身收缩，它将电容器恢复到正常状态。