美國(guó)喬治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)的研究人員開發(fā)出一種能量采集技術(shù)，能擷取廣播電視發(fā)射器或是手機(jī)網(wǎng)路、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)輸出的能量；透過(guò)這種從我們周遭空氣中搜尋可 用環(huán)境能源(ambient energy)的技術(shù)，可望為無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)路、微處理器或是通訊晶片提供一種新的供電來(lái)源。

    “在我們周遭有 大量的電磁能源(electromagnetic energy)，但迄今尚未有人能夠開采這些能量；”主持該研究案的喬治亞理工學(xué)院電子與電腦工程系教授Manos Tentzeris表示：“我們使用了一種超寬頻(ultra-wideband)天線，以利用來(lái)自不同頻段的各種訊號(hào)，也藉此大大提高了能量收集能 力。”

    Tentzeris的研究團(tuán)隊(duì)用噴墨印刷(inkjet printers)技術(shù)將感測(cè)器、天線與能量搜尋電路整合在紙張或是軟性聚合物上，所產(chǎn)出的自我供電無(wú)線感測(cè)器能提供在國(guó)防、工業(yè)領(lǐng)域的化學(xué)、生物或溫 度、壓力感測(cè)應(yīng)用，以及制造業(yè)、零售業(yè)使用的RFID標(biāo)簽，也可做為通訊、電力使用情況等方面的監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

    通訊設(shè)備會(huì)在許多不同頻段發(fā)射能量，喬治亞理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)的能量采集裝置能擷取這類能量，并將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)儲(chǔ)存至電容或是電池中；該種技術(shù)能立即利用來(lái)自FM廣播到雷達(dá)頻率范圍內(nèi)，約100MHz至15GHz或更高的能量。

    研究人員在電視廣播頻段所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)采集到數(shù)百微瓦(microwatts)的電力；若采用支援多頻段的采集裝置，預(yù)期可收集到至少1毫瓦(milliwatt)的電力，足以啟動(dòng)許多小型電子元件，例如感測(cè)器與微處理器。

    喬治亞理工學(xué)院電子與電腦工程系教授Manos Tentzeris手持以噴墨印刷技術(shù)印在紙上的能量采集感測(cè)器(左)與超寬頻螺旋天線(spiral antenna)

    藉由結(jié)合此種能量采集技術(shù)與超級(jí)電容(supercapacitor)、循環(huán)運(yùn)作機(jī)制(cycled operation)，喬治亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)預(yù)期未來(lái)可啟動(dòng)電力需求量50毫瓦以上的元件；這種方法是將能量?jī)?chǔ)存在類似電池的超級(jí)電容中，當(dāng)電量累積 到所需的一定程度就可以使用。

    研究人員已經(jīng)成功地將擷取自半公里遠(yuǎn)的電視發(fā)射臺(tái)之電磁能量，啟動(dòng)了一顆溫度感測(cè)器，目前正在準(zhǔn)備用該種技術(shù)驗(yàn)證啟動(dòng)微控制器。

    Tentzeris 表示，可利用不同電磁頻段的能量，將提升能量采集裝置的可靠性；因?yàn)槿绻硞€(gè)頻段因?yàn)槭褂脿顩r而暫時(shí)無(wú)法收集到能量，還是可以從其他頻段取得。該裝置還能 與其他發(fā)電技術(shù)一起使用，例如搭配太陽(yáng)能發(fā)電裝置，在白天以日光為系統(tǒng)的電池充電，但到了晚上，太陽(yáng)能無(wú)法供電時(shí)，該能量采集裝置就可繼續(xù)為系統(tǒng)的電池充 電，避免電力消耗。

    這種能量采集技術(shù)也可做為某種形式的系統(tǒng)備援；如果系統(tǒng)所配備的太陽(yáng)能裝置或是電池暫時(shí)故障，就可透過(guò)該能量采集技術(shù)來(lái)維持系統(tǒng)的基本功能。

    喬治亞理工學(xué)院是以標(biāo)準(zhǔn)的噴墨印刷制程來(lái)制作所需電路，不過(guò)Tentzeris補(bǔ)充指出，他們的墨水采用了結(jié)合銀奈米粒子與其他奈米粒子的“獨(dú)家配方”；其技術(shù)不僅能印刷出RF元件與電路，也能制作出以碳奈米管等奈米材料為基礎(chǔ)的創(chuàng)新感測(cè)元件。