在強風和地震衝擊下維持樹木穩定的阻尼機制，啟發了美國俄亥俄州立大學(University of Ohio)和密西根大學(University of Michigan)的研究人員著手探討以「樹」狀結構開發出能量採集系統的可能性，期望將同樣的振動與風力刺激有效轉化為電能。
根據俄亥俄州立大學研究人員的研究證實，採用機電材料製造出類似樹的結構，適用於將隨機的動力——風力或橋上踩踏——轉化為足以產生電能的強大結構性振動。
這種「樹」(tree)狀結構相對簡單——每支樹幹只有幾個分支但無樹葉——他們並不會大規模地擴展於傳統森林中或與風車或太陽能發電場競爭。更可能的情況是針對建築物結構完整或其他土木工程結構的監測應用中，使其用於為感測器進行小規模的供電。
「建築物在風中產生極其輕微地擺動、當我們駕車於橋上時橋樑會振盪，而汽車懸吊則吸收了路面的顛簸，」主導這項研究的俄亥俄州立大學機械與航空工程助理教授兼聲學與振動研究實驗室(LSVR)主任Ryan Harne表示，「事實上，其中存在許多與那些動作有關的大量動能，不過後來卻都耗損了。我們希望為其恢復並回收一部份的動能。」
Harne設計出一種微型的「樹」，可將電壓饋入橋樑下或高層建築物內部大樑中的感測器。因此，結構監測系統就可以經由其所監測的主體振動進行供電。
以往人們認為機械結構並不適用於從廣泛存在的振動頻譜中採集能量。Harne則透過數學建模證實情況並非如此，而是應該能夠利用內部諧振建立一種機電樹結構，從而在?定低頻下以較大振幅振動。
為了進行數學測試，Harne與其他研究人員利用以機電材料——聚偏二氟乙烯(PVDF)連結的小型鋼樑打造出一種樹狀結構，從而將運動轉化成電能。利用來自嘈雜的高頻輸入，它可將樹狀結構置於低頻振盪下，從而在2V時產生能量來源。
「此外，在我們導入大量雜訊後發現，這種飽和現象十分穩建，電壓輸出也十分可靠，這是以往的研究從未發現的，」Harne表示。
這項研究的技術細節已刊載於最新一期的《聲音與振動》期刊(Journal of Sound and Vibration)中。
編譯：Susan Hong
(參考原文：Picking up good vibrations: artificial trees harvest energy，by Peter Clarke)
資料來源:電子工程專輯
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