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  從機械應變、運動、光、熱、磁場等自然資源中獲取能量已經成為穿戴式、自供電電子、物聯網無線傳感器網絡(WSNs)等領域的研究熱點。能量收集機械應變和運動，傳統方法有壓電，靜電，和電磁等。然而，作為一個典型的自供電、自感知的可穿戴設備，壓電能量收集器表現出結構簡單、小型化和更高的能量密度等優點。相比傳統的無機陶瓷和單晶材料，PVDF及其共聚物因其柔性、靈活的設計、小的聲阻抗，以及寬響應頻率和高化學穩定性，因此更適合應用于可穿戴電子、步行發電等應用。但與無機壓電陶瓷或壓電單晶相比，因其壓電系數、介電常數很小，因此產生的功率密度一直偏低。

董蜀湘教授課題組成果在線發表于《能源與環境科學》

  最近，北京大學工學院董蜀湘教授課題組，在北京市科技專項資助下，研發了具有自主知識產權的3D打印設備，獲得授權中國發明專利。利用自主研發的3D打印設備成功制備了多層PVDF-TrFE薄膜以及研制了具有彎張效應的橄欖球新穎結構壓電能量收集器，其表觀壓電系數及功率密度獲得了顯著提升。實驗結果表明3D打印的橄欖球能量收集器在頻率為3.5 HZ，壓強為0.046 MPa的機械壓力下，可以產生88.6 Vp-p的峰值電壓和0.35 mA的短路電流；它的單位面積峰值輸出功率密度更是高達16.4 mW cm^?2，這比其它柔性壓電發電材料的功率密度高出一個量級，也和太陽能電池的功率密度相當。提出的3D打印多層柔性壓電薄膜制備方法和橄欖球彎張機制能量采集設計，在未來的具有自傳感、自供電功能的柔性可穿戴電子設備、無線傳感器網絡、自發電智能道路等，具有巨大發展潛力。

能量回收器設計與性能測試圖：（a）樣品結構回收示意圖；（b）能量回收器應用圖；在3.5 HZ頻率，不同負載阻抗條件下，能量回收輸出功率（c）和電流（d）

  這項研究成果也證明3D打印工藝是一種簡單、有效的方法，在未來的柔性、微電子器件制備領域也有應用前景。該成果在線發表在《能源與環境科學》（Energy & Environmental Science, IF= 33.25），題目為“The large piezoelectricity and high power density of a 3D-printed multilayer copolymer in a rugby ball-structured mechanical energy harvester”。該成果第一作者是北京大學工學院材料系17級博士生袁小婷，董蜀湘教授是論文唯一通訊作者。研究獲得了國家自然科學基金委（51772005，51132001）、北京市科技專項、磁電功能材料與器件北京市重點實驗室、新奧能源科技的資助。

  文章鏈接為：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee01785b#!divAbstract