阿肯色大学与密歇根大学的研究人员近日开发出一种基于石墨烯的能量采集装置，可利用附近通电线路产生的环境电磁辐射发电，并以此搭建了一套无需电池、无需有线供电的温度传感系统。相关研究论文已发表于《真空科学与技术杂志》。
该系统的技术路径基于电磁感应原理。交流电通过导线时会在周围产生方向和强度持续变化的磁场，研究团队利用石墨烯制造电感器并加入钢制磁芯以增强磁场捕获能力。当电感器靠近电源线时，变化的磁场穿过电感器并在其两端感应出微弱交流电压。由于该信号为交流电且电压过低，无法直接驱动电子元件，团队随后设计了一套基于考克饶夫-沃尔顿倍压电路的转换系统，将交流信号整流为直流电并逐步升压，同时使用三个电容器替代传统可充电电池储存电能。
在功耗端，研究团队专门设计了超低功耗温度传感系统，将功耗控制在纳瓦级别。作为对比，该系统的功耗理论上约为单只AirPods耳机的3000万分之一。研究团队成员、石墨烯能量采集器发明者Paul Thibado教授表示，电感器向电容器补充电荷的速度虽然较慢，但仍快于传感器消耗电荷的速度，因此即使电源断电，系统依靠储存电荷也能轻松运行24小时，甚至可能持续一周。
该技术的一个潜在应用场景是设备数量庞大的大型工业设施。工厂可能需要部署数千个温度传感器以持续监测机械设备、管道及周围环境，传统方案要么铺设电源线增加部署与维护复杂度，要么依赖需要定期更换的电池。采用该装置后，大量传感器有望摆脱有线供电和电池更换需求。
研究团队同时明确了当前技术的限制条件：能量采集装置需靠近具有足够强度的变化磁场，无法在任意环境中凭空发电；系统尚未证明能在完全放电状态下自行启动，实验中电容器最初已完成充电且处理器已预先编程；输出功率仅为纳瓦级别，目前几乎只能驱动专门设计的温度传感器。研究团队将温度传感器作为概念验证，认为该方案未来可拓展至产品追踪、大气环境监测、物流车队管理、土壤监测、可穿戴健身设备及医疗监测等低功耗传感场景，并正在探索从声能、太阳能、热能、动能等多种环境能源获取电力的可能性，最终目标是构建无需外部供电的自主传感系统。
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