2023年8月8日，Cell 姊妹刊Device在线发表了深圳大学高等研究院董蜀湘教授研究团队及其合作者的最新研究成果：“A dragonfly wing-like energy harvester with enhanced magneto-mechano-electric coupling”。文章提出了仿蜻蜓扑翼式多模态磁场/振动微能量采集新方法，启发了将仿生运动模态融入到能量收集器的设计灵感，为今后环境微弱能量的高效采集，提供了新的思路。论文第一作者为常江磊博士，董蜀湘教授和慈鹏弘研究员为论文通讯作者。课题组彭巍副研究员、余中辉博士；西安交大刘明教授、高翔宇副教授；哈工程高俊奇教授、储昭强教授为合作者。
环境中蕴藏有丰富的各种形式能量，除了大家关注的光能、热能、风能，波浪能，其实城市环境中还普遍存在被人们忽视的振动能、磁场能。这些遍地存在的微弱能量其实也可以被采集，用于城市环境中的海量传感器自供电与物联网，从而解决大面积分布式供电，或者海量化学电池供电所产生的各种弊端。虽然目前学者们发展了各种压电式、磁电式能量采集器件，但针对环境中的微弱振动能、微弱磁场能的采集，发电能力十分微弱、有限。为了解决这一问题，受自然界蜻蜓两对（四个）翼状翅膀的高效扑翼方式的启发，团队设计了一种仿蜻蜓扑翼式振动的磁-机-电耦合微能量采集器（DWL-EH）。这种新型器件拥有四个翼状磁电悬臂梁结构，并工作在两个交叉对称弯曲模态。这种设计大为增强了磁-机-电耦合，能够有效地收集城市环境中杂散磁场和微弱振动能量。在弱磁场（HAC = 3 Oe，f = 50 Hz）下，小型DWL-EH实现了创纪录的25.89 mWavg高输出功率，同时也具有迄今为止最高的振动能量采集功率密度。即使在1 Oe的交流弱磁场下，DWL-EH也能够产生足够的功率来直接持续点亮510个LED灯。此外，收集到的能量可以为多传感器物联网系统供电，用于实时环境监测。本研究表明，自然启发的设计原则可能是未来城市环境中与物联网设备集成的能量收集器的更有效策略。
该研究得到国家重点研发计划项目支持。原文链接：https://www.cell.com/device/fulltext/S2666-9986(23)00021-2
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