照明我們的房屋并為我們的設備供電的電力還產生了周圍存在的小磁場。科學家們開發(fā)了一種新的機制，能夠收集這種浪費的磁場能量，并將其轉化為足夠的電能，為智能建筑和工廠的下一代傳感器網絡供電。

賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程學教授，副研究副總裁沙尚克·普里亞(Shashank Priya)表示：“就像陽光是我們試圖收獲的自由能源一樣，磁場也是如此。” “我們的房屋，辦公室，工作場所和汽車中都存在這種無處不在的能量。無處不在，我們有機會收集這種背景噪音并將其轉換為可用的電能。”

由賓夕法尼亞州立大學的科學家領導的一個團隊開發(fā)了一種設備，與低水平磁場(例如我們的房屋和建筑物中的磁場)一起使用時，其功率輸出比其他最新技術要高400%。

科學家說，這項技術對智能建筑的設計產生了影響。智能建筑的設計將需要自供電的無線傳感器網絡來完成諸如監(jiān)測能源和運行模式以及遠程控制系統(tǒng)的工作。

普里亞說：“眾所周知，如果使許多功能自動化，實際上可以顯著提高能源效率。” “建筑物是美國最大的電力消耗者之一。因此，即使能耗降低百分之幾，也可以代表或轉化為兆瓦的節(jié)省。傳感器使這些控制實現(xiàn)自動化成為可能，而這項技術是一種為這些傳感器供電的現(xiàn)實方法。”

研究人員設計了大約1.5英寸長的薄型設備，可以將其放置在磁場最強的設備，燈或電源線上或附近?？茖W家們說，這些場很快就從流動的電流源中消失了。

當放置在距空間加熱器4英寸處時，該設備產生的電能足以為180個LED陣列供電，而在8英寸處，則足以為數(shù)字鬧鐘供電?？茖W家在“能源與環(huán)境科學”雜志上發(fā)表了這些發(fā)現(xiàn)。

賓州州立大學助理研究員，該研究的共同主要作者Min Gyu Kang說：“這些結果為集成傳感器和無線通信系統(tǒng)的可持續(xù)能源發(fā)展提供了重大進展。”

科學家使用了一種復合結構，將兩種不同的材料層疊在一起。這些材料中的一種是磁致伸縮的，其將磁場轉換成應力，而另一種是壓電的，其將應力或振動轉換成電場。這種結合使設備可以將磁場轉化為電流。

該裝置具有束狀結構，其一端被夾緊，而另一端則根據施加的磁場自由振動。科學家說，安裝在光束自由端的磁鐵會放大運動，并有助于產生更高的電能。

普里亞說：“這項研究的美麗之處在于它使用了已知的材料，但是設計了一種結構，可以從根本上最大程度地將磁場轉換為電能。” “這允許在低振幅磁場下實現(xiàn)高功率密度。”

賓夕法尼亞州立大學的助理研究員Rammohan Sri Ramdas參加了這項研究。

弗吉尼亞理工大學的研究助理Hyeon Lee和Prashant Kumar以及美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部航空和導彈中心的高級研究科學家Mohan Sanghadasa也做出了貢獻。

本研究中的一些團隊成員由海軍研究辦公室資助，其他成員則由國家科學基金會資助。