- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
无铅BNT-BZT铁电陶瓷在热能收集中的高温室温热释电特性
摘要： 热电材料因其能使热电发电机从低梯度温度热源中提取能量供便携式电子设备使用而备受关注。在室温附近具有高热电系数对高性能能量收集器至关重要，但不幸的是，这一特性通常仅在含铅铁电体中实现。本文报道通过调节Zr4+/Ti4+比例将铁电-弛豫反铁电相变点调控至室温附近，使0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.06Ba(Ti0.75Zr0.25)O3无铅陶瓷在室温下获得27.2×10-4 C m-2 K-1的高热电响应，其热电响应比未掺杂Zr的样品高一个数量级，甚至可与含铅热电材料相媲美。理论分析表明，引入的Zr4+可嵌入TiO6八面体晶格并破坏BaTiO3晶格的长程平移对称性，从而降低B位离子位移活化能和铁电-弛豫反铁电相变点，使BNT-BZT体系产生显著的室温热电效应。
关键词： BNT-BZT陶瓷、能量收集、室温热释电性能、相变
更新于2025-09-23 15:23:52
-
一种用于整流天线的无源SPICE模型
摘要： 目的——本文旨在提出一种用于表征接收模式下天线的SPICE模型。该模型可用于评估天线与多种不同非线性电路耦合时的性能。所提出的方法特别适用于整流天线应用，因其能比直接耦合全波分析仿真器与每个整流电路的方式更高效地分析不同整流天线配置。设计/方法/途径——该模型运用互易定理计算天线的戴维南等效电路理想电压源，随后采用矢量拟合将模型近似为可转换为电阻、电感及电容电路的有理函数，并添加额外元件以防止数值不稳定。研究发现——通过两个整流天线（一个基于2.45GHz矩形贴片天线，另一个基于平面螺旋天线）展示所提模型的性能。第二个天线的阻抗在频段内具有正负实部，可能导致数值不稳定。研究表明该方法在处理这些可能出现在电路参数化过程中的负电阻值时仍保持稳定。研究局限/意义——该等效SPICE电路模型便于模拟连接天线的非线性电路并进行瞬态分析，降低了天线分析的计算成本，其效率高于涉及全波仿真的方法。这一特性使其成为处理整流天线或任何电路时间常数远长于入射波周期的应用的有趣方案。原创性/价值——对于多数天线应用，可通过无源强制实现电路数值稳定性。但根据天线相位响应，表征其远场特性的阻抗可能出现负实部，此时无源强制将失效。本文通过向模型引入偏移电阻和电流控制电压源解决了数值不稳定问题。
关键词： 天线，SPICE模型，整流天线，能量收集
更新于2025-09-23 15:23:52
-
有机/无机纳米结构材料在混合纳米发电机中的集成，通过相互性能增强实现了高效的能量收集。
摘要： 最新研究表明，混合能量收集装置能高效转化无处不在但大多未被利用的环境能源（如机械能、化学能、热能、太阳能）为可用电能，从而为新一代自供电电子系统提供潜在支持。本文提出一种基于垫片基板的有机/无机混合纳米发电机，其整合了分别基于无机p-n结ZnO纳米结构（压电组件）和纳米结构有机聚四氟乙烯（PTFE）薄膜（摩擦电组件）的两种功能单元。该设计中各组件可独立或协同运行，且在协同工作时性能相互增强，能在单次按压释放循环中实现更高效的机械能-电能转换。当受到25Hz频率、1G加速度外力触发时，压电纳米发电机（PENG）组件的峰峰值输出电压达34.8V（约为单独运行时的3倍）；同条件下摩擦电纳米发电机（TENG）组件的峰峰值输出电压为356V（高于其单独运行时的初始输出280V）。该混合配置纳米发电器件可产生平均峰值输出电压186V、电流密度10.02μA/cm2及平均峰值功率密度1.864mW/cm2。实测显示：置于腕带式健身追踪器下方时，该器件能通过正常手部运动产生约160V的平均峰峰值电压；置于步行者鞋内时则可通过人体行走产生约580V电压。实验已证明该装置可在数秒内将商用电容器充电至数伏电压。
关键词： 纳米板、能量收集、混合纳米发电机、纳米线、压电性、摩擦电性
更新于2025-09-23 15:23:52
-
线性与非线性振动吸收器与压电能量采集器的参数研究与优化
摘要： 本工作采用谐波激励的广义二自由度非线性系统，同时实现振动吸振器与能量采集器的双重功能。该广义系统被简化为具有线性/非线性吸振器和采集器的线性主系统，或具有线性/非线性吸振器和采集器的非线性主系统。通过多谐波平衡法（MHBM）结合弧长延拓技术，在固定主系统参数与激励幅值的条件下，生成不同吸振器与能量采集器系统参数的频率响应曲线。结果表明：含非线性环节的系统会出现多支稳定周期解及特定频段的跳跃现象?；谝糯惴ㄓ胂煊γ娣椒ㄏ嘟岷系挠呕鞒蹋晕衿饔肽芰坎杉鞑问杏呕?。该方法已通过文献中线性主系统配线性吸振器/采集器、以及非线性主系统配非线性吸振器的解析解验证。研究表明：所提优化框架与MHBM方法适用于生成多功能能量采集系统或含非线性吸振器系统的最优频率响应。最优参数下的频率响应曲线证实：含非线性元件的吸振系统在更宽频带内表现优于线性对应系统。研究还对比了组合式非线性吸振-采集系统与非线性能量汇（NES）吸振-采集系统的性能差异。
关键词： 振动吸收器、多谐波平衡、能量收集、优化、响应面法、遗传算法
更新于2025-09-23 15:23:52
-
基于学习的能量收集物联网设备计算卸载
摘要： 物联网（IoT）设备可结合移动边缘计算（MEC）与能量收集（EH）技术，在为计算密集型应用提供高性能体验的同时延长电池寿命。本文针对具备能量收集功能的物联网设备，提出一种基于强化学习（RL）的任务卸载方案，该方案能根据当前电池电量、各边缘设备的既往无线传输速率及预测收集能量量值，自主选择最优边缘设备及卸载速率。该机制使物联网设备无需掌握MEC模型、能耗模型和计算延迟模型的先验知识即可优化卸载策略。进一步地，我们设计了基于深度强化学习的加速学习方案。通过三种典型卸载场景，给出了该方案在能耗、计算延迟及效用方面的性能边界，并采用无线供能的物联网设备进行仿真验证。结果表明：相较于基准卸载方案，所提RL卸载方案在动态MEC环境中能降低能耗、缩短计算延迟并减少任务丢弃率，从而显著提升物联网设备的综合效用。
关键词： 移动边缘计算、能量收集、强化学习、计算卸载、物联网
更新于2025-09-23 15:22:29
-
基于混合在线序贯极限学习机模型的全球太阳辐射预测
摘要： 准确预测全球太阳辐射对可再生能源相关研究至关重要。全球太阳辐射的成本投入和测量专业性凸显了应用智能预测模型的必要性。本研究基于布基纳法索地区布尔德杜古长期实测的日太阳辐射数据，采用结合可变遗忘因子的新型正则化在线序贯极限学习机（FOS-ELM）进行太阳辐射预测。通过贝叶斯信息准则（BIC），基于风速（Wspeed）、最高/最低温度（Tmax/Tmin）、最高/最低湿度（Hmax/Hmin）、蒸发量（Eo）和蒸汽压亏缺（VPD）构建七组输入组合。针对不同输入参数量级开发七个模型并评估最优输入组合，运用多种统计指标检验预测精度。实验结果表明：相比经典极限学习机（ELM）模型，FOS-ELM在日全球太阳辐射模拟中展现出可靠的预测精度——其均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）较经典ELM分别降低68.8%至79.8%。由于固定内部调参特性，研究结果明确证实了FOS-ELM模型的有效性。
关键词： 全球太阳辐射，西非地区，能量收集，FOS-ELM模型，输入优化
更新于2025-09-23 15:22:29
-
[2018年IEEE国际超声研讨会(IUS) - 日本神户 (2018.10.22-2018.10.25)] 2018年IEEE国际超声研讨会(IUS) - 采用电应力诱导方法加速弯曲压电结构老化过程
摘要： 基于AgInGaS量子点的高效能量收集器件：电学与力学方法
关键词： 能量收集、量子点、光电子学、AgInGaS、机械应力
更新于2025-09-23 15:22:29
-
[2018年IEEE第23届通信链路与网络计算机辅助建模与设计国际研讨会(CAMAD) - 巴塞罗那(2018.9.17-2018.9.19)] 2018年IEEE第23届通信链路与网络计算机辅助建模与设计国际研讨会(CAMAD) - 利用室内人造光为无线传感器网络节点持续供能
摘要： 无线传感器网络(WSN)设备通常由电池供电，因此其使用寿命有限。该问题会导致数据测量丢失，进而造成底层WSN应用性能下降。在包含大量WSN设备的物联网(IoT)场景中，这也会增加维护成本。能量收集(EH)是解决这一问题的关键技术之一。本文提出通过人造光能采集为室内场景中的WSN设备供电。与现有相关研究不同，本文通过实验证明在特定条件下，利用人造光能收集可实现WSN设备的能量中和。实验装置包含一个为WSN源数据采集节点供电的能量收集模块，以及接收该节点发送数据的WSN汇聚节点。能量收集?？橛晒夥?PV)电池、升压转换器和3V纽扣电池组成。
关键词： 光伏电池，无线传感器网络，能量收集，升压转换器，物联网
更新于2025-09-23 15:22:29
-
[2018年IEEE国际环境与电气工程会议暨2018年IEEE欧洲工业与商业电力系统会议（EEEIC/I&CPS欧洲）- 巴勒莫（2018.6.12-2018.6.15）] 2018年IEEE国际环境与电气工程会议暨2018年IEEE欧洲工业与商业电力系统会议（EEEIC/I&CPS欧洲）- 压电能量收集器的非线性多尺度动力学建模
摘要： 迟滞效应在基于压电材料的器件行为中起着关键作用。大多数研究聚焦于对压电驱动器动态响应进行控制时这类效应的建模。鲜有研究探讨迟滞如何影响基于此类活性材料的能量收集器发电及其性能表现。本文采用新近开发的PZT晶体物理模型，评估材料介观变量对建模为单自由度系统的压电能量收集器宏观响应的影响。该方法采用多尺度策略，在介观尺度上通过概率热力学途径考量作为迟滞行为来源的晶体畴转变。通过模拟研究了迟滞非线性对该装置收集性能的影响，并对比报道了含与不含迟滞两种模型的预测结果。
关键词： 压电、迟滞、能量收集、非线性多尺度动力学
更新于2025-09-23 15:22:29
-
纳米粘土诱导电纺PVDF纳米纤维的压电响应增强用于能量收集
摘要： 聚偏氟乙烯模板化纳米纤维被设计在二维纳米粘土片层上，用于能量收集应用。通过优化的静电纺丝工艺，利用不同纳米粘土含量调控纳米纤维的尺寸。研究了结构（电活性相）和形貌随纳米粘土浓度的变化规律。在最小纳米粘土用量下实现了近90%压电活性相的稳定存在。该杂化纳米纤维经设计具有更高的韧性（提升300%）和刚度，因而更适合器件应用。使用杂化纳米纤维的单压电片在100毫秒内持续发电，而原始纤维仅能维持不到50毫秒。采用多种纳米纤维制备的器件中，由杂化纳米纤维制成的器件展现出极高的输出电压（70伏）和功率密度（68毫瓦/平方厘米）。人体弯曲、扭转、行走及手脚拍打等运动模式均可通过该杂化器件产生可观电能，有效将废弃机械能转化为实用电能。研究揭示了模板体系中电荷分离的内在机制，阐明了杂化器件实现高效能量转换的原理。
关键词： 能量收集、压电性、纳米杂化物、器件、静电纺丝
更新于2025-09-23 15:22:29