- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
基于Brinson形状记忆合金的分布式参数模型：一种谐振频率可调的悬臂式PZT能量收集器
摘要： 本文提出了一种压电振动能量采集器的分析模型，该模型包含可调节谐振频率的Brinson形状记忆合金（SMA）板。由于能量采集器需通过调节至激励频率以实现最大功率输出，因此通过改变SMA温度来调节复合梁的固有频率。除SMA外，该模型还包含压电层和子结构层。基于欧拉-伯努利梁假设，推导出电压、电流及功率输出随温度变化的频率响应表达式。参数研究表明：在开路与短路条件下，前三阶振动模态的固有频率调节范围可达25%-26%。
关键词： 压电材料，能量收集器，形状记忆合金，可调谐，悬臂梁
更新于2025-09-23 15:22:29
-
功能梯度挠曲电微梁能量收集器的能量收集特性
摘要： 由于具有强烈的尺寸依赖性，挠曲电效应可能成为微纳尺度能量收集器中压电效应的绝佳替代方案。本文建立了基于悬臂梁的功能梯度挠曲电能量收集器的尺寸依赖解析模型，采用哈密顿原理推导控制方程，并通过伽辽金法获得电输出与能量转换效率的近似闭式解。对于功能梯度挠曲电能量收集器，其有效挠曲电响应不仅受挠曲耦合系数控制，还与其一阶导数相关。数值分析表明：由3μm厚聚偏氟乙烯/钛酸锶构成的功能梯度挠曲电能量收集器，在体积分数指数从零变化至无穷大时，最佳工作频率从41407Hz逐渐降至7761Hz，最优负载电阻则从0.99MΩ逐步增至83.91MΩ；同时将厚度从3μm缩减至0.3μm可使归一化功率密度和能量转换效率分别提升约一个和两个数量级；此外，当应变梯度弹性系数增大时，固有频率会升高而对应最大电输出则会降低。
关键词： 功能梯度材料、挠曲电效应、悬臂梁、应变梯度弹性效应、能量收集器
更新于2025-09-23 15:22:29
-
[美国机械工程师学会2018年智能材料、自适应结构与智能系统会议 - 美国德克萨斯州圣安东尼奥（2018年9月10日星期一）] 第二卷：活性材料的力学与行为；结构健康监测；仿生智能材料与系统；能量收集；新兴技术 - 具有特殊双稳态压电悬臂梁的特殊压电能量收集器的非线性动力学
摘要： 本文提出了一种特殊的压电能量采集系统，该系统通过将传统压电悬臂梁上压电层末端与其基础层分离而获得。质量块I位于分离的上压电层（SUPL）末端，质量块II和永磁体I位于分离的下压电梁（SLPB）末端，永磁体II则布置在与永磁体I相对的位置且两者同极性相对，从而在两永磁体间产生可拓宽系统频带宽度的非线性磁力。研究发现这种特殊压电能量采集器具有极高的能量捕获效率。为深入探究其高效原因，研究人员对其动态行为开展了实验研究。实验结果表明：SUPL与SLPB的振动相对简单；SUPL、SLPB与未分离部分的动态行为存在差异；由于非线性磁力与碰撞作用的相互影响，压电未分离部分呈现出较复杂的非线性现象；随着外部激励频率的增加，倍周期运动与准周期运动会交替出现。
关键词： 非线性磁力、动态行为、能量收集器、频率带宽
更新于2025-09-23 15:21:01
-
迈向真正可穿戴的能量收集器，实现纤维材料的完整结构完整性
摘要： 通过采用计算机化编织程序策略，仅以普通纤维材料作为活性组分，我们实现了能源采集模式的全柔性化创新，由此开发出一种具有三维织物结构完整性的新型全纺织能源采集器（A-TEH）。该器件能直接将机械能转化为电能，其单电极工作模式下的电学性能卓越：在50 MΩ匹配电阻负载下，仅需1200 N作用力即可产生1768.2 mW m?2的最大功率密度；仅凭56.7 cm2有效面积的单次冲击，就能瞬间点亮320余盏LED。当配合桥式整流器为200 μF商用电容储能装置充电时，其充电速率随触发力增强而提升——从100 N时的6.7 mV s?1增至1400 N时的11.3 mV s?1。得益于纤维材料的完整结构特性，A-TEH首次真正实现了可穿戴电子设备追求的所有优异纺织特性：安全性、轻量化、舒适性、透气性、可洗涤性以及独特的可裁剪优势，从而诞生了具备多样化产品设计能力的真正可穿戴能源采集器。
关键词： 能量收集器，真正可穿戴性，纤维组件，织物结构完整性，完整纺织特性
更新于2025-09-23 09:10:42
-
量子点能量收集器的实验实现
摘要： 我们通过实验展示了一种利用共振隧穿量子点物理原理的自主纳米级能量收集器。在GaAs=AlGaAs高电子迁移率晶体管上，栅极定义的量子点被分别置于热电子库的两侧。通过调节量子点的离散能级，使其一侧与低能电子对齐，另一侧与热库的高能电子对齐。这些量子点因此充当能量过滤器，将腔体热量转化为电能。在我们的能量收集器实验中（采用He3=He4稀释制冷机测量，基底温度约75毫开尔文），当每个量子点两侧温差约为67毫开尔文时，可产生0.13飞瓦的热功率。
关键词： 共振隧穿、量子点、热电、能量收集器、纳米尺度
更新于2025-09-11 14:15:04
-
适用于0-10毫瓦无线微传感器的光捕获CMOS电源系统
摘要： 消费产品、家庭、医院和工厂中的无线微传感器集成了传感、处理和传输智能功能，能够节省资金、能源并挽救生命。尽管其微型电池耗电迅速，但通过收集光能可以补充供电。然而，1平方毫米的光伏电池最多只能产生150微瓦的电能，而无线微传感器的耗电量可达毫瓦级。本文提出的电池辅助光能采集器从1×1平方毫米的光伏电池中提取10–130微瓦电能，并借助电池辅助为10毫瓦负载供电，同时利用多余光伏电能给电池充电。该CMOS系统在1V输出电压下保持±28mV的稳定调节，每立方毫米体积提供的功率是现有最佳光能采集微系统的10倍（效率94.5%）和38倍（效率87.8%）。与那些仅在单一功率水平达到峰值效率的系统不同，本方案在光伏输入10–130微瓦和负载功率0.5–10毫瓦的全范围内均保持高效：采用18微亨3×3×1.5立方毫米电感时效率达94.5%，使用22微亨1.6×0.8×0.8立方毫米器件时效率为87.8%。
关键词： 环境光、开关电感转换器、无线微传感器、能量收集器、电源、光伏电池、CMOS微系统、充电器
更新于2025-09-10 09:29:36
-
PVDF/TiO?纳米复合薄膜在能量收集器应用中的性能表现
摘要： 建立了用于能量收集实验平台的压缩模式和剪切模式。分析了PVDF/TiO2纳米复合薄膜在这两种模式下的能量收集效率及非线性压电效应。实验结果表明，剪切模式的能量收集效率高于压缩模式。压电常数和压电耦合系数在大应力下呈现非线性变化。本文通过实验数据建立了机电耦合系数与复合薄膜压电应力参数之间的关系。
关键词： 纳米复合薄膜、聚偏氟乙烯、二氧化钛、能量收集器
更新于2025-09-10 09:29:36