压电-磁电复合振动能量采集器：高效率微型供电新途径

本文主要探讨了一种具有创新性的MEMS(微机电系统)压电-磁电复合式振动能量采集器的研究。随着智能化MEMS器件系统的快速发展，对高效能、自我供电的振动能量采集技术的需求日益迫切。这种新型的能量转换器旨在综合压电发电和磁电发电的优点，为MEMS供电技术开辟新的研究路径。 作者首先介绍了背景，指出高能量输出密度的振动能量采集技术对于推动智能MEMS器件的发展至关重要。研究者们针对这一需求，设计并制造了一款能有效捕捉和转化外界环境振动能量的设备。他们采用了溶胶-凝胶工艺，成功制备出锆钛酸铅(PZT)压电功能薄膜，这是一种关键的材料，负责捕捉机械振动。 在器件结构上，作者采用了MEMS加工技术，构建了独特的四悬臂梁-中心质量块的基础结构，这不仅提高了转换效率，还确保了设备的微型化。磁电部分的关键组件是电感线圈，它与压电部分的压电敏感单元相结合，实现了振动能量的双重转换。通过集成封装技术，微结构与永磁铁得以精密微组装，进一步提升了整体性能。 实验结果显示，在一阶谐振频率为247Hz，10g加速度的激励条件下，该采集器展现出优异的表现。压电部分的压电敏感单元在单位体积内的最大有效输出电压达到2.066×10^7 mV/cm³，而磁电部分的电感线圈则达到了5.002×10^6 mV/cm³。这些数值证明了该设备在振动能量转换方面的高效性和潜在应用价值。 关键词集中在了微机电系统(MEMS)、压电式、电磁式以及振动能的捕获和能量采集器技术上，显示出这篇文章对这些领域前沿技术的深入探讨和实用性突破。这篇研究论文提供了关于如何利用MEMS技术和复合效应提高振动能量采集效率的新见解，对于推动相关领域的技术进步和实际应用具有重要意义。