Ympäristöystävällinen pietsosähköinen energiankeruu esineiden internetissä - Munck, Tuomas (2024)
Esineiden internetiin (IoT) kytkettyjen laitteiden määrän kasvaessa räjähdysmäisesti ympäristönäkökulmien merkitys laitteiden virrantuotannossa korostuu entisestään. Pietsosähköinen energiankeruu nähdään vaihtoehtona perinteisille akuille ja paristoille, minkä seurauksena alaan liittyvä tutkimuskirjallisuus on merkittävässä nosteessa. Tulevaisuudessa pietsosähköiset materiaalit erottuvat toisistaan entistä enemmän ympäristövaikutustensa perusteella, mutta tästä huolimatta ympäristöystävällisiä pietsosähköisiä materiaaleja ja niiden ominaisuuksia ei ole kartoitettu kattavasti. Tässä tutkielmassa selvitettiin, mitä pietsosähköisiä materiaaleja alan tutkimuskirjallisuudessa pidetään ekologisina ja millaisia erityispiirteitä näillä materiaaleilla on IoT-laitteiden energiantuotannon kannalta. Tutkimus toteutettiin systemaattisena kirjallisuuskartoituksena, jonka aineistoon valikoitui tietokantahakujen myötä lopulta yhteensä 172 tutkimusartikkelia. Nämä artikkelit luokiteltiin ennalta määritellyn tiedonkeruukaavion mukaisesti julkaisutietojen, energiankeruuominaisuuksien ja ympäristöystävällisyyden perusteella. Tutkimuksessa havaittiin, että ympäristöystävällinen pietsosähköinen energiankeruu IoT:ssa sisältää laajan kirjon erilaisia materiaaleja, energiankeräysrakenteita ja mahdollisia energianlähteitä. Aineiston tutkimukset olivat pääsääntöisesti tieteellisissä aikakauslehdissä julkaistuja validointitutkimuksia. Tutkimusten julkaisumäärissä havaittiin merkittävää kasvua erityisesti vuodesta 2019 lähtien, mikä heijastelee kasvavaa kiinnostusta uudenlaisia pietsosähköisiä materiaaleja kohtaan. Tutkimuskentällä ympäristöystävällisinä pietsosähköisinä materiaaleina pidetään erityisesti niitä, jotka ovat yhteensopivia kansainvälisten lyijyttömyysdirektiivien kanssa, mikä luo erityisen haasteen alalle, jonka suosituin materiaali on lyijy-zirkonaatti-titanaatti (PZT).