左：鈦酸鋇納米纖維在水中的成功組裝，用稀HCl洗滌除去碳酸鋇后，用檸檬酸懸浮，并在5 kHz和20 Vpp下將pH調(diào)節(jié)至9。右：旋轉(zhuǎn)磁電測(cè)量設(shè)置的示意圖，其中可以調(diào)整陣列相對(duì)于所施加磁場(chǎng)的角度，以探索感應(yīng)對(duì)測(cè)得的磁電系數(shù)的影響。圖片來源：佛羅里達(dá)大學(xué)

電池產(chǎn)生的電能不僅為點(diǎn)火系統(tǒng)提供動(dòng)力，該點(diǎn)火系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并使電動(dòng)汽車行駛，而且還為當(dāng)今汽車的幾乎所有傳感功能提供動(dòng)力。電力將打開汽車前大燈以進(jìn)行夜間旅行，上下滾動(dòng)窗戶，感知汽車內(nèi)部的多種動(dòng)作，以使駕駛員保持警覺并警惕周圍的環(huán)境。

當(dāng)今的汽車帶有許多傳感器–“半開車門”，“安全帶未系緊”，“輪胎氣壓低”，“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速”，“障礙物接近”等。新型自動(dòng)傳感器甚至可以警告發(fā)動(dòng)機(jī)減速并在出現(xiàn)以下情況時(shí)停車駕駛員注意力不集中或無行為能力。每個(gè)傳感器只需要從汽車電池中獲取一點(diǎn)能量，但是所有這些能量都會(huì)累加起來。隨著行業(yè)開始更多地關(guān)注電動(dòng)汽車，聯(lián)網(wǎng)汽車和乘客信息娛樂功能，傳感器的數(shù)量可能會(huì)大大增加。

為了解決電池耗盡的問題，用友工程師開發(fā)了一種新型傳感器，該傳感器可以產(chǎn)生自己的能量，從而延長汽車的電池壽命。佛羅里達(dá)大學(xué)赫伯特·韋特海姆工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系副教授詹妮弗·安德魯博士及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)解決了使傳感器尺寸和能耗不斷減小的挑戰(zhàn)。

他們與電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)系的喬治·柯克蘭（George Kirkland）工程學(xué)領(lǐng)導(dǎo)教授David Arnold博士合作，設(shè)計(jì)了一種復(fù)合磁電納米線陣列傳感器，該傳感器通過改變納米粒子的特性所產(chǎn)生的電脈沖來監(jiān)控汽車的運(yùn)行。電線本身。傳感器完全不需要外部電流即可工作。

每條納米線由兩半組成-鈦酸鋇具有壓電特性，并與磁致伸縮材料鈷鐵氧體配對(duì)。在磁場(chǎng)的存在下，例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼齒輪中存在的磁場(chǎng)，鈷鐵氧體會(huì)發(fā)生形狀變化，從而使壓電鈦酸鋇產(chǎn)生應(yīng)變，從而引起電極化。通過將納米線陣列連接到數(shù)據(jù)收集源，磁電產(chǎn)生的電脈沖可用于感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)或通過輪速檢測(cè)打滑。功能性磁場(chǎng)傳感器是通過并聯(lián)連接許多納米線形成的。

安德魯博士的小組報(bào)告說，它們的納米線顯示出??比傳統(tǒng)的磁電材料強(qiáng)得多的磁電系數(shù)（表明產(chǎn)生了更強(qiáng)的電脈沖）。這些更強(qiáng)的電脈沖意味著對(duì)安德魯博士設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)可能會(huì)導(dǎo)致傳感器更小。傳感器不使用外部電能的事實(shí)增加了其在駕駛員自動(dòng)駕駛汽車中的吸引力。