声波diy，声波转换成电磁波

声音的本质其实是一种波，而所有的波最终都是一种能量，更进一步，这种能量可以转化为机械能。换句话说，所谓的发电机不就是将机械能转化为电能的一种手段吗？例如，热力发电机。大多数火力发电机实际上加热水来产生蒸汽，并使用加压蒸汽来驱动蒸汽轮机发电。核发电也类似，利用核裂变产生的热能来加热水，利用加压蒸汽驱动汽轮机发电。风能和水力发电本质上是将机械能转化为电能的过程。声波可以转化为机械能，所以当然也可以用来发电。

声波发电

声波发电具有很多优点。首先，人类生活的世界到处都充满了声音，比如自然声音、机械声音。而且更重要的是，声音没有任何污染，这也是科学家们长期投入该领域研发的原因。目前，已经开发出多种类型的将声波转换为电能的装置，包括微霍尔兹压电声能发生器、流纳米声能发生器、声学晶体谐振腔声能发生系统、静电型、电磁型等。之上。技巧和种类有很多，但没有一个能解决两个问题。首先是声波的收集。这很容易理解：收集的声波越多，获得的电能就越多，但声波不是集中传播，而是扩散传播。从某种程度上来说，这实际上基本上是不可能的，或者说是非常有可能的。然后是声学转换的问题。

能量的转换总是涉及消耗，而这种消耗在声波转换成电能的过程中特别大。因此，将声波转化为电能的装置长期以来都集中在实验室，未能普及。美国在这项技术上保持领先地位。例如，2005年，美国一所州立大学开发出一种微霍尔兹声发生器，可以将飞机发动机的声音转化为电能。 2006年，研制出世界上最小的发电机————自立式纳米发电机。目前，美国宇航局NASA已经开始向更高水平挑战热声斯特林发生器，并且还申请了专利。 “我可以说他非常满意。结果，在实验还在进行的时候，中国科学家就研发出了这个装置。更重要的是，他们能够将输出功率提高到100千瓦。实际发电量据说是这样的。”达到100 千瓦。” 千瓦高。您可能知道，声波产生的电力长期以来一直被用来点亮几个小LED 灯泡或为手机充电。但如果说真正能够发电的话，目前应该是中国科学家研发的热声斯特林发电机。

什么是热声斯特林发电机？热声斯特林发电机是在斯特林发动机的基础上发展起来的，与我们所熟知的发动机不同。斯特林发动机又称热空气发动机，是一种闭式循环活塞热机。什么是闭环？归根到底，活塞发动机是利用气体介质的膨胀和压缩来做功的。在封闭循环中，这些气体的膨胀和压缩过程可以被密封在密闭容器内，使其成为一个独立的实体。通常，我们看到的内燃机都是开式循环的，在装置运行过程中需要与大气进行气体交换。那么这款发动机是如何工作的呢？大致的过程是斯特林发动机通过气体从热源吸收热量，气体膨胀并推动活塞做功，而冷源与活塞接触时，气体收缩并且活塞复位。发动机就这样来回移动。具体地，以两缸斯特林发动机为例。

二缸斯特林发动机有两个气缸，通常一左一右，但有时一上一上。当然原理是一样的。作为一个例子，考虑一个左侧和一个右侧。首先，右侧气缸与热源接触，左侧气缸与冷源接触。两个气缸不仅底端相连，而且顶部还有一个活塞，使得整个装置完全密封。此时，气体进入右气缸，但左气缸内没有气体，因此活塞向下运动，密封下方流道。当气体在右侧气缸中升温并膨胀时，右侧气缸顶部的活塞开始上升。

气体膨胀到极限，活塞也上升到极限，活塞开始下降，左缸活塞被迫上升，下通道打开，左缸活塞由上往上运动。开始。底部。由于右侧活塞的作用和气体的膨胀，气体进入左侧的气缸。一旦气体完全进入，右气缸的活塞下降，流路再次关闭。由于左气缸与冷气源接触，气体温度降低，体积减小，导致左气缸中上推的活塞开始下降。然后气体进入热源位于右侧的气缸，产生往复效应。两个活塞同步上下运动，整个过程没有气体释放。

那么斯莱特林发动机与更常见的内燃机相比有什么优势呢？

世界上第一台燃气发动机于1860 年推出，使用天然气作为燃料，但效率仅为2%。 1862年提高到10%，1893年随着四冲程发动机的出现，提高到27%。 100多年来，内燃机的效率仅提高了40%，其余60%的能源都被浪费了。斯特林发动机的能量转化率达到惊人的80%，效率彻底翻倍。斯特林发动机的所有损失都集中在工作气体和用于制造发动机的材料中。通过选择吸热和散热效果较快的气体，以及选择润滑性和导热性优良的材料，可以进一步提高斯特林发动机的转换效率。

斯特林发动机的效率可以进一步提高。斯特林发动机比内燃机具有更简单的结构和更高的可靠性，从而导致更低的维护成本和更安静的运行。因此，我们采用转换效率高、受外界环境影响较小的斯特林发动机将声音转换为电能。凭借如此令人印象深刻的能力，NASA 于2020 年提出了计划并申请了专利。该专利的目的是利用热声斯特林发动机在太空安静的环境中产生交流电。目前，或许是出于保密要求或者其他原因，这个计划没有任何进展。不过，中国科学家已经发表了研究成果，成品也已经出炉。

斯特林发动机与声波发电的关系

也就是说，我们已经了解了斯特林发动机的工作原理。但现在问题来了，为什么我们看不到与声波和声音相关的能量转换，尽管我们已经观察了很长时间了？事实上，热声斯特林发生器将热能转换为声能是一个过程。然后声能被转换回热能。整个装置通常由两部分组成：斯特林发动机和直线电机。首先，热源和冷源的交换使气体膨胀做功，但在做功的过程中，气体的来回运动产生声振动。这种声振动是声波形式的机械能。因此，斯特林发动机在该系统中的作用就是产生冲击波。这种冲击波振动驱动另一个部件——直线电机，使内部动力活塞往复运动，使永磁体阻挡磁场，最终输出交流电。

热声发电的历史

该系统是一种用热声发动机发电的发电机，发展速度不是很快，于2004年推出，原产国是美国。采用不带谐振管的行波热声发动机来驱动直线电机，但结果仅是实验性的；热电转换效率为18%，获得的功率仅为39瓦。 2007年，中国的热声发动机驱动的线性发电机也取得了突破，但与美国不同的是，它采用的是行波，但却拥有极其优越的输出功率，可达100瓦，这已经是了不起的事情了。之后我们继续努力，取得了450.9瓦的输出，但热声效率转换率不太好，只有20%多一点。最近开发的热声斯特林发电样机已实现发电效率超过35%、输出功率超过100千瓦。其中，中国发电机发电量最大，是美国MTI发电机的三倍多。

新能源渠道。

目前，科学领域正在向新能源的发展展示各种方向，例如，在生物体中发现的摩擦电在科学家眼中就具有作为摩擦电装置应用的潜力。很多人一直认为摩擦起电只能产生高电压和小电流，在实际中并不适用。然而，科学家们决定不走寻常路，希望朝这个方向开发一种令人信服的装置。于是在2023 年，出现了一种摩擦纳米发电机。发明者是亨茨维尔阿拉巴马大学的一名科学家。事实上，这种发电机在2012年就出现了，但当时的概念并不是摩擦电，而是一种将机械能转化为电能的小型装置。然而，摩擦力也可以被认为是机械能的一种，后来被引入到这个领域。摩擦驱动的纳米发电机于2023 年发明，可以通过行走、说话、振动、汽车轮胎的旋转，甚至风吹和水流等方式移动电荷来发电。只要两个物体相互摩擦，它就可以用于多种用途。转让费。它可以用作小型能量收集装置，例如检测人体健康状况、佩戴外骨骼系统时收集能量、人体运动时收集能量等。目前，最大工作频率为80 Hz。这种摩擦纳米发电机预计将首次出现在月球上。