能量采集技术的革新

　　能量采集并非全新的创意，多年前就有人发明了由运动产生能量的手表。从广义上讲，能量采集包括各种能源来源，比如动能（风、波、重力、振动等）、电磁能（光、电磁波等）、热能（太阳热能、地热、温度变化、燃烧等）、原子能（原子核能、放射性衰变等）或生物能（生物燃料、生物质能等）。

　　但是，当电子电路的能量消耗从毫瓦级降至微瓦级时，一个崭新现象出现了：为电路提供能量不再需要电网或电池，而是利用周围的各种环境能源，如人们身边微小的振动、光、热和电磁波等。能量采集技术的变化产生了广泛而深远的影响，其早期应用，是在机械装置和车辆上广泛使用的、通过振动提供能量的无线传感器。由于不再需要电池，这种传感器没有必要再进行维护。

　　一般认为，引发当今能量采集技术发生基础性变革的主要因素，是无线与低功耗电子器件的发展，以及传感器、微电子机械能量系统（MEMS）等组件的不断进步。另一方面，建筑物监控、测量工具以及专门监测建筑物结构状态的所谓“永久性装置”，需要微型能量采集技术，也催生了这个市场。

　　由于能量采集技术广泛而多样，还有很多应用尚待发现，因此很难估计整个市场规模究竟有多大。目前，人们对微型能量采集技术市场的考察一般集中于该技术明确可替换电池的细分市场。美国市场调查公司Darnell Group的统计数据显示，到2012年，将有22亿个能量采集器与薄膜电池投入使用。汽车、家电、医疗、军事以及航天等领域的能量采集应用市场将从2008年的1350万套增长到2013年的1.641亿套。

　　未来10年将是该技术实现爆发式增长的关键时期，它的应用范围也将不断扩大。据英国IDTechEx公司预测，能量采集技术的应用范围将遍及消费性电子、军事、航天、保健、石油与天然气、建筑、大众运输等市场。它在飞机制造、个人健康监视系统以及防盗检测系统等领域的应用，将形成一个规模可达数十亿美元的市场。另外，它在新兴应用方面也取得了良好进展，如德国Fraunhofer集成电路研究院开发了一个基于半导体的热力发电机，它能将温差转换成电能。该设备可以佩戴在身上，用人体的热量作为能量来源，并为植入身体的医疗健康设备提供电力。IMEC荷兰分部也在研究一个利用压电效应的能量采集设备，该设备能将机械振荡转换成大约40毫瓦的能量。　

　　迄今为止，成功将能量采集技术商用化的领域包括，宇宙飞船中的太阳光电装置、道路设备、手表、光开关和消费性产品等。可用于大众的大规模应用，则包括无线传感器网络、手机和笔记本电脑电池以及为欠发达国家提供几乎免费的电力和照明等。

　　在众多的应用中，哪些是能量采集技术的最佳应用呢？答案不是唯一的，一些人认为是智能建筑和智能监测；另一些人则认为是植入人体的医疗传感器。也许未来的发展将证明，能量采集技术的最佳应用是它与无线组件或传感器的结合。