万物互联下 压电撷取技术解决电源困扰

当物联网(IoT)的概念出来，许多企业如火如荼的投入物联网的平台与装置，这些装置可应用于生态环境及工厂内的设备预警或智能生活环境所需的设备中，但如何解决这些电子传感装测装置的供电仍是一大问题，低功耗与高效率是物联网装置的特点，在未来5G的时代，如何供电予大量IoT装置将是一门学问。

国立台湾大学工程科学及海洋工程学系暨研究所吴文中教授为压电撷取技术的专家，在2008年就参与国科会无线网络计划，在当时的时空背景已经开始架构传感网络互联的雏形，在当时吴教授除了协助平台的推动外，亦看见了装置电源的问题。

如何为这些数量庞大且广设于各种环境中的电子传感装置供电，将成为物联网布建的一大挑战。另一方面，科技的进步与无线通讯技术和低功率电路的成熟发展，使得传感器的用电量降低，因此在供电量有限的环境能量中，可透过压电撷取技术将环境中充斥而尚未被利用的能量如：太阳能、热能、动能等，转换为传感器所需之电能，此技术可望成为此供电问题之解决方案。其中又以振动能较不受环境因素的影响而广受注目 。

SiP物联网无线传感器

吴文中教授表示以工厂的机台设备为例，只要有马达驱动，就会有转动或是震动的机械能可以撷取，因此当机台在运作过程中可以使用压电撷取技术来收集其转动或震动的机械能，并转换成电能供电给无线传感器。而目前吴教授所研发之微压电能源撷取装置以小于1 CM² chip area微机电制程制作之SiP芯片，可以透过封装内的电源整流电路，提供稳定的直流电源给低功耗的传感器以及无线传输电路。物联网无线传感器可以在单一SiP元件中实现，达到信息传递的效果。省却电池供电，也降低了更换电池或为电池供电的维护成本，

压电应用领域

吴文中教授进一步的分享在压电撷取技术上可以应用的范围，如在生物医学传感器领域上，运用不同类型和形状的压电聚合物材料，如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等，利用压电技术可以协助取得超声成像。并进一步地在机器人上安装距离传感器，当机器人接触对象物体之前，获得必要的信息，进行判断，探测机器人移动的空间是否有障碍物。如发现障碍，则及时采取一定措施，避免发生碰撞，最后取得在对象物体表面形状的大致信息。

洁净能源的帮助

节约能源是我们长期追求的目标，但是否能够再进一步地做些什麽呢？再生能源是各国能源政策的关注焦点，其中振动能源可以说是每个人都有机会可以发挥的，只是采集的困难度和成本有所不同，并且所产生的功率太小，还不足以成为主要的供电来源，不过若能连接在某个振动源上的压电换能器，这些小型压电元件能够把很小的振动转换为成电能，经过有效的能量管理与储存，便可供电给低功耗的电子元件使用，特别适合应用在工业4.0或是物联网需要大量布建无线传感节点的应用。

压电撷取技术的最大优势就是只要有震动或转动的机械能存在，就可以撷取能量转换成电能。而这些震动、转动机械能在我们周遭无所不在，在未来转换效率、功率、成本及应用上突破，必能为人类生活带来更大的便利，并且成为物联网的最后一里路。