能量回收

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研究历史

实验室关于能量回收的研究是从2005年开始到2015年结束，主要研究了各种基于压电材料的能量回收结构，期间毕业了两位博士和六位硕士，博士有张祺和龚立娇，硕士有：刘伟群、赵娟、季军、徐佳文、管青春和王晓。

方向简介

随着环保和技术的发展以及地球的化石能源的消耗殆尽，通过从环境中回收能量开发新的清洁能源技术正日益成为一种发展必然，而能量回收技术是一种趋势。能量回收的应用之一就是为便携式器件或传感器网络节点供电，实现电子器件的自主供能。可以有效解决目前电池供电带来的一系列问题，有广泛的应用潜力和巨大的研究价值。

环境中普遍存在振动，回收振动能量可采用电磁式、静电式或者压电式方法，其中，压电能量回收因结构简单、适用性广、不需额外电源而成为研究的热点。环境中还存在热能，可以利用温差发电效应、热释电效应和压电效应在内的三种材料耦合效应实现热能回收。风能作为一种分布广泛蕴藏量巨大的可清洁再生能源，也可以利用电磁或压电方式对其进行回收为无线传感器网络提供能源，具有广阔的应用前景和巨大的研究价值。

研究结果

张祺博士（2008级）研究并总结了基于材料耦合效应的环境能量回收及其在建筑中的应用，研究了包括温差发电效应、热释电效应和压电效应在内的三种材料耦合效应应用于自然环境中进行能量回收时的系统进行优化设计和建模分析，并最终通过实验测量对其在房屋建筑周围的具体应用进行可行性评估。

龚立娇博士（2013级）主要研究了压电复合梁机电转换特性及多模宽频发电。从理论和实际全面的介绍了压电复合梁机电转换特性，并提出了一种全新的基于折叠结构的多频响应的压电振动发电器，该压电发电器可以在前两阶模态振动下的较宽的频率范围内转换振动能为电能。

刘伟群硕士（2005级）进行了实验室能量回收研究的开创性工作，研究了压电发电机的机电转换能力。从理论上指出电感式同步开关采集比电感式同步开关采集具有更高的功率。

赵娟硕士（2006级）研究了多层金属片构成的阶梯悬臂梁结构，并设计制作了四层阶梯梁能量回收装置，并与等截面悬臂梁能量回收装置进行对比。实验证明同样条件下，MFC的能量在阶梯梁结构下是等截面梁结构下的 2.04倍。

季军硕士（2007级）设计了一种新的类似于口琴腔结构的谐振腔结构风能回收装置。在谐振腔的配合下，在根部贴有压电陶瓷片的簧片可以在腔体的出气口自由地振动，从而产生电能。该装置的能量转换效率可以达到2.4%。

徐佳文硕士（2009级）设计了一种基于直角压电悬臂梁的振动能量回收系统，并创新性引入力-位移阻抗的方法分析等效惯性力激励下系统中力与力矩的分布与传递原理，直观说明直角梁力矩优化应变分布的作用原理，并为结构的优化提供理论依据。

管青春硕士（2008级）提出了一种新的悬臂梁式压电能量回收结构优化方案，即 H形质量块结构。这一设计的目的是实现沿伸长方向上的梁应变分布趋近于均匀一致，进而最大程度的利用压电材料。

王晓硕士（2011级）针对风能回收的现状，对风的流体特性和原理进行了细致的分析和研究，提出了基于双分叉簧片和谐振腔结构的电磁式风能发电装置。