微小的传感器，巨大的潜力

左：钛酸钡纳米纤维在水中的成功组装，用稀HCl洗涤除去碳酸钡后，用柠檬酸悬浮，并在5 kHz和20 Vpp下将pH调节至9。右：旋转磁电测量设置的示意图，其中可以调整阵列相对于所施加磁场的角度，以探索感应对测得的磁电系数的影响。图片来源：佛罗里达大学

电池产生的电能不仅为点火系统提供动力，该点火系统使发动机转动并使电动汽车行驶，而且还为当今汽车的几乎所有传感功能提供动力。电力将打开汽车前大灯以进行夜间旅行，上下滚动窗户，感知汽车内部的多种动作，以使驾驶员保持警觉并警惕周围的环境。

当今的汽车带有许多传感器–“半开车门”，“安全带未系紧”，“轮胎气压低”，“发动机转速”，“障碍物接近”等。新型自动传感器甚至可以警告发动机减速并在出现以下情况时停车驾驶员注意力不集中或无行为能力。每个传感器只需要从汽车电池中获取一点能量，但是所有这些能量都会累加起来。随着行业开始更多地关注电动汽车，联网汽车和乘客信息娱乐功能，传感器的数量可能会大大增加。

为了解决电池耗尽的问题，用友工程师开发了一种新型传感器，该传感器可以产生自己的能量，从而延长汽车的电池寿命。佛罗里达大学赫伯特·韦特海姆工程学院材料科学与工程系副教授詹妮弗·安德鲁博士及其团队已经解决了使传感器尺寸和能耗不断减小的挑战。

他们与电气与计算机工程学系的乔治·柯克兰（George Kirkland）工程学领导教授David Arnold博士合作，设计了一种复合磁电纳米线阵列传感器，该传感器通过改变纳米粒子的特性所产生的电脉冲来监控汽车的运行。电线本身。传感器完全不需要外部电流即可工作。

每条纳米线由两半组成-钛酸钡具有压电特性，并与磁致伸缩材料钴铁氧体配对。在磁场的存在下，例如在汽车发动机的钢齿轮中存在的磁场，钴铁氧体会发生形状变化，从而使压电钛酸钡产生应变，从而引起电极化。通过将纳米线阵列连接到数据收集源，磁电产生的电脉冲可用于感测发动机正时或通过轮速检测打滑。功能性磁场传感器是通过并联连接许多纳米线形成的。

安德鲁博士的小组报告说，它们的纳米线显示出??比传统的磁电材料强得多的磁电系数（表明产生了更强的电脉冲）。这些更强的电脉冲意味着对安德鲁博士设备的进一步改进可能会导致传感器更小。传感器不使用外部电能的事实增加了其在驾驶员自动驾驶汽车中的吸引力。

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