驻极体静电能量采集器的结构优化

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2020年第9期北京时间：

作者：贺鹏飞，杨晓雅，马星晨，张晓青，戴瑛

单位：1.同济大学 航空航天与力学学院，上海 200092;2.同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092

摘要：设计了基于高弹驻极体膜的可变电容静电能量采集器，通过有限元仿真模型研究了器件结构参数对输出功率的影响。制备并表征了优化结构的器件，实验和数值计算结果吻合。通过调节驻极体膜的预拉伸状态和振子的质量能够改变结构刚度和谐振频率，进而影响能量采集器的输出功率。结果表明：由大小和面电荷密度分别为30 mm × 10 mm和0.6 mC·m-2的高弹氟化乙丙烯（FEP）驻极体膜、深度为4.0 mm的V型感应电极，以及质量为0.06 g振子构成的能量采集器，在1g（g为重力加速度）正弦加速度激励和20 Hz谐振频率下的输出功率高达870 μW。

关键词：静电能量采集器,高弹驻极体膜,结构优化

基金资助：国家自然科学基金(61761136004)