鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT）俘能效率實驗研究

翟康佳，王旭鵬*,，魏宇辰，張春強，田佳強，韓冰

（1.西安理工大學藝術與設計學院，西安710054；2.西安理工大學電氣工程學院，西安710054；3.西北工業大學機電學院，西安710072）

隨著人工智能時代的到來，智能設備的供電問題變得尤為重要，而傳統電池供電方式已成為制約智能網快速發展的重要因素之一[1-3]。因此，為了減少MEMS（Micro electromechanical system）和低功耗設備對傳統電池的依賴，實現自主供電功能，大量研究者都在進行從人體或周圍環境中將能量收集起來給電子設備供電。目前能量收集的方式主要有電磁式[4-5]、摩擦式[6-7]和壓電式[8-10]，其中壓電式具有結構簡單、輸出功率密度大、易于加工制作等優點，成為近20年來的熱點研究問題[11-12]。壓電發電原理主要利用到了壓電材料的正壓電效應，當壓電材料受到外機械力作用時，壓電材料內部會出現電荷不對稱分布的現象，從而在其表面會有符號相反電荷的產生，其產生的電荷密度與受到的外機械力成正比[13]。受壓電片自身發電特性影響，其自身的發電效率受振動頻率、振幅、外接阻值、連接方式以及激勵形式等因素的影響。北京理工大學毛芹等通過理論和實驗驗證了壓電片振動產生的電功率與振動頻率及外接電阻的關系[14]。西南交通大學鄒政等進行了末端質量對壓電俘能效率影響的研究[15]。華北電力大學張智娟等探究了在不同激勵頻率下，壓電片不同連接方式對輸出電壓和輸出功率的影響[16]。日本山口大學Naotaka 等采用變阻控制的壓電元件實現振動發電系統的最佳發電功率[17]。……