การเก็บเกี่ยวพลังงานกลด้วยพอลิเมอร์ฉลาด

Abstract

บทคัดย่อ         พอลิเมอร์ไพอิโซอิเล็กทริกและอิเล็กทรอสตริกทีฟมีความสามารถในการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าและในทางกลับกันสามารถแปลงจากพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล กลไกที่ใช้ในการแปลงพลังงานนี้ถูกนําไปประยุกต์เป็นอย่างกว้างขวางในลักษณะของตัวกระตุ้นและตัวรับรู้ เป้าหมายของการเก็บเกี่ยวพลังงานก็คือการดึงพลังงานจากแหล่งกําเนิดที่อยู่โดยรอบวัสดุมาแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ประโยชน์ได้ เมื่อเร็วๆ นี้พอลิเมอร์ไพอิโซอิเล็กทริกและอิเล็กทรอสตริกทีฟได้รับความสนใจขึ้นมาใหม่ในฐานะวัสดุฉลาด สําหรับเก็บเกี่ยวพลังงาน จากการค้นคว้าพบว่าเป็นไปได้ที่พลังงานที่เก็บเกี่ยวจากการสั่นในสิ่งแวดล้อมด้วยพอลิเมอร์ไพอิโซอิเล็กทริกและอิเล็กทรอสตริกทีฟนั้นเพียงพอให้สิ่งประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์เลี้ยงตัวเองได้โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ บทความนี้จึงมุ่งหมายนําเสนอภาพรวมอันประกอบด้วยหลักการของการเก็บเกี่ยวพลังงานกลจากการสั่นในสิ่งแวดล้อมด้วยวัสดุฉลาดโดยเฉพาะพอลิเมอร์ไพอิโซ อิเล็กทริกและอิเล็กทรอสตริกทีฟ วิธีการต่างๆ ในการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าก็ได้นํามากล่าวไว้ ตลอดจนมีการอธิบายพารามิเตอร์ ที่สําคัญเช่น ค่าคุณภาพของการแปลงพลังงาน ซึ่งช่วยในการวิเคราะห์หรือทํานายความสามารถของการแปลงพลังงานของวัสดุ ในท้ายที่ สุดแล้วถึงแม้ว่าจะมีความได้เปรียบของการเก็บเกี่ยวพลังงานด้วยพอลิเมอร์ ฉลาดว่าอาจช่วยให้ได้สิ่งประดิษฐ์ที่มีน้ำหนักเบาและกินไฟ น้อยมาก อย่างไรก็ตามยังต้องมีการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของพอลิเมอร์ต่อไป ABSTRACT          Piezoelectric and electrostrictive polymers have demonstrated an ability to convert mechanical energy into electrical energy and vice versa. The mechanisms relating to the energy conversion have been exploited in anextensive range of applications, including sensors and actuators. The goal of energy harvesting is to capture the energy surrounding the material and then convert it into usable electrical energy. Recently, piezoelectric and electrostrictive polymer have gained their renewed interest as smart materials for energy harvesting. From the literature, it is possible that the energy harvested on ambient vibration with piezoelectric and electrostrictive polymers can lead to the self-powered electronic devices, e.g., wireless sensors without the battery usage. This article thus aims to present an overview of the principles of the energy harvesting on ambient vibration with smart materials focusing piezoelectric and electrostrictive polymers. Different approaches for converting the mechanical energy into the electrical energy are included. Important parameters such as the figure of merit for analyzing or predicting the energy conversion capability of the material are described. Finally, the advantages of energy harvesting with these smart polymers in order to possibly meet the needs in light-weight and ultra-low power electronics have also been suggested. However, the enhancements in energy conversion of the polymer materials are further needed.