压电效应的应用

接勐 吴泊润 陈思宇

摘   要：文章介绍了压电材料的正压电效应和逆压电效应，介绍了发电地板、纳米发电机、海洋浮体发电等装置利用正压电效应的压电发电技术概况。上述压电发电装置结构简单、体积小、重量轻、造价低，具有广阔的应用前景。

关键词：压电效应;压电材料;纳米发电机

压电晶体在某个方向受到外载荷作用，晶体内部会产生极化现象，其上表面和下表面会产生相反极性的正、负电荷，称为正压电效应;若把压电晶体放置在电场中，它会沿着某一方向发生变形，如果此电场是交变的，则晶体会发生正、反两个方向的交替变形，称为逆压电效应。逆压电效应可以应用于压电材料的精密驱动领域，国内外高校和科研院所对超声电机、压电泵、压电驱动器等进行了大量的研究。正压电效应可以应用于压电发电装置进行机械能、动能对电能的转化，如图1所示。

20世纪80年代末，欧洲的科学家开始对压电材料的电能捕获进行研究，从此，压电发电与能量存储技术才被人们所认识[1]。

日本的SOUNDPOWER公司于2008年在地铁站口安置了自行设计的利用正压电效应原理工作的发电地板，人群经过地铁站口踩踏在上面，发电地板可以发电，并将电能提供给LED灯，如图2所示。科研人员的研究表明，人群从边长为7 cm的发电地板上往返走过一个来回可以产生1.6 J的电能。试验已经初获成效，如果研制成功，该公司将会大批量地生产该种产品[2]。

声音以波的形式在介质中传播。……