題 目：Efficient energy harvesting from ambient vibration

主講人： Marian Wiercigroch院士

講座時間：2025年10月29下午15:00

講座地點：行政樓101會議室

內容簡介：

環境振動能量采集的效率取決于機械振蕩運動向電能的有效轉換。壓電材料因具有結構簡單、轉換高效的特點而被廣泛應用，其工作原理是基于機械應變產生電荷。電磁與靜電轉換機制則分別通過利用相對運動或電容變化來實現能量收集。為提高能量采集效率，通常采用共振調諧技術使器件固有頻率與環境振動頻率匹配，從而實現能量捕獲的最大化。能量收集電路可進一步優化轉換過程，并將獲取的能量存儲以供后續使用。這種技術尤其適用于為偏遠或難以抵達區域的傳感器等低功耗設備供電。

阿伯丁大學應用動力學中心提出了創新的能量采集范式：通過利用旋轉響應替代存在停滯點且受靜摩擦影響的振蕩響應來實現能量轉換，首次提出了參激擺的動態響應理論，隨后引發了關于擺系統建模、實驗與設計的大量研究。結果表明，處于旋轉工作模式的擺系統能夠收集顯著的電能。該中心的系統研究表明，擺的旋轉運動在能量采集效率與功率輸出方面均顯著優于振蕩模式。以具有雙穩態吸引子（旋轉與振蕩）的簡單參激擺為例，其旋轉模式收集的功率可達振蕩模式的十倍。這是因為旋轉響應中的動能始終不為零，且不存在運動停滯點。

報告人簡介：

Marian Wiercigroch教授，英國皇家工程院院士、英國愛丁堡皇家學會院士，英國阿伯丁大學應用動力學領域享有盛譽的“第六世紀講席教授”，應用動力學研究中心創始主任，力學與機械工程領域頂級期刊《International Journal of Mechanical Sciences》主編，共振增強鉆進技術創始人，擔任十余家國際期刊編委與重要國際會議的主旨報告人。主要從事理論與實驗非線性動力學及其工程應用方面的研究，公開發表學術論文600余篇，總引用15000余次。重要榮譽包括：河北省頒發的燕趙友誼獎、富布萊特高級訪問學者、羅茲科技大學榮譽博士，以及彼爾姆國立理工大學、阿根廷巴塞羅那研究所、燕山大學、寧波諾丁漢大學、西華大學、哈爾濱工程大學、南京航空航天大學與浙江大學榮譽客座教授。