综述：高性能压电能量收集装置的设计策略

《Advanced Materials》：Design Strategies for High-Performance Piezoelectric Energy Harvesting Devices

压电能量收集技术为智能传感器网络提供分布式供能方案，通过分析晶体、陶瓷、聚合物等材料的机电转换特性，结合机械振动传输结构优化与能量管理电路设计，实现高功率密度输出。研究涵盖磁电、流体、生物力学及超声激励等应用类型，并探讨了理论建模、材料创新、多场景协同等未来挑战。

　　

摘要

智能传感器网络在结构监测、健康诊断和数据传输中发挥着重要作用。由于它们需要大量的分布式能源，压电能量收集技术（旨在将机械振动能量转换为电能）因其紧凑的尺寸、高功率密度和出色的稳定性而成为一种可行的替代或补充电源方案。压电能量收集技术包括三个关键组成部分：负责机械能到电能转换的压电材料、实现机械能之间传输的机械结构，以及用于高效提取电能的电力管理系统。在机电转换方面，本文分析了包括晶体、陶瓷、聚合物和复合材料在内的先进压电材料。对于机械能传输，重点研究了实现高功率输出、宽带宽和多方向振动能力的方法。从应用角度出发，实用的能量收集器被分为磁力机械电型、基于流体的型、生物力学型和超声波诱导型。此外，还讨论了压电能量收集技术在未来理论和实践方面面临的挑战。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。