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[美] 厄尔图克（AlperErturk），[美] 英 著

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• 低功耗
• 电子工程
• 材料科学
• 微能源
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店铺： 文轩网少儿专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118101348

商品编码：10127526739

出版时间：2015-11-01

压电能量收集 作  者:(美)厄尔图克(Alper Erturk),(美)英曼(Daniel J.Inman) 著；舒海生,赵丹,史肖娜 译 定  价:99 出 版 社:国防工业出版社 出版日期:2015年11月01日 页  数:330 装  帧:平装 ISBN:9787118101348 ●第1章压电能量收集介绍
●1.1通过压电转换的振动能量收集
●1.2一个压电能量收集系统的例子
●1.3压电能量收集器的数学建模
●1.4线性压电理论摘要
●1.5全书总览
●参考文献
●第2章悬臂梁结构的基础激励问题和集中参数型机电模型的修正
●2.1悬臂薄梁横向振动中的基础激励问题
●2.1.1一般基础激励下的响应
●2.1.2简谐基础激励下的稳态响应
●2.1.3基础简谐激励问题的集中参数模型
●2.1.4分布参数和集中参数模型预测的对比
●2.2横向振动情况下对集中参数型基础激励模型的修正
●2.2.1集中参数模型的修正因子
●2.2.2末端质量对于修正因子的影响
●2.3修正因子验证的实验案例研究
●2.3.1基础激励下不带末端质量的悬臂梁
●2.3.2基础激励下的带末端质量的悬臂梁
●2.4纵向振动的基础激励问题及其集中参数模型的修正
●部分目录

内容简介

本书主要针对众多能量收集方法中很为关键的一种即振动能量收集，面向迅猛发展的自主式无线应用对能源自供给的实际需求，详细阐述了利用压电换能技术实现振动能量收集的技术现状和近期新发展。内容重点是不同形式激励下压电能量收集器的机电耦合建模问题，从传统的悬臂结构到更为复杂的非线性结构。本书给出了基于振动能量收集的多种构型，分别建立了这些构型的解析和近似解析的分布参数机电耦合模型，并进行了实验验证。 (美)厄尔图克(Alper Erturk),(美)英曼(Daniel J.Inman) 著；舒海生,赵丹,史肖娜 译 厄尔图克，博士，佐治亚理工学院机械工程学院(George W．Woodruff)助理教授。从2008年起，他发表了50余篇论文，这些论文主要讨论了振动能量收集技术中的压电材料建模与应用问题。他还是美国机械工程师学会、美国航空航天学会、实验力学学会和光学工程靠前学会的会员。2009年在弗吉尼亚理工学院获得工程力学博士学位。
英曼，教授，弗吉尼亚理工学院智能材料系统与结构中心主任，机械工程系教授，布里斯托大学机械工程系智能材料与结构学院教授。

《寂静的馈赠：无形能量的捕获与转化》 在科技日新月异的今天，我们无时无刻不被一股股强大的能量所驱动，从点亮城市万家灯火的巨型发电站，到驱动我们掌中智能设备的微小电池。然而，在这些显而易见的能源之外，我们生活的世界还充斥着无数“寂静的馈赠”——那些被忽略、被浪费、甚至被视为噪声的微弱能量。它们潜藏在每一次呼吸的微风中，每一次脚步的震动里，甚至在人体的脉搏跳动中。如何将这些无形却无处不在的能量捕获，并转化为我们可用的力量，是当前科技前沿探索的一个重要方向。《寂静的馈赠：无形能量的捕获与转化》一书，便是带领读者深入了解并思考这一引人入胜的领域。 本书并非仅仅罗列枯燥的科学原理，而是以一种更加贴近生活、更具人文关怀的视角，来审视能量的本质和存在的形式。我们常常将能源与大规模的工业生产、化石燃料的消耗联系在一起，却很少去关注那些更加分散、更加个性化的能量来源。试想一下，当你行走在繁忙的街道上，每一次踏步都在地面产生微小的压力；当你享受海边的微风拂面，那轻柔的吹拂蕴含着动能；当你聆听心跳的律动，那规律的搏动也在消耗着能量。这些微弱的能量，虽然单个个体微不足道，但汇聚起来，其潜力却是不容小觑的。 《寂静的馈赠》首先会带我们回顾人类对能源的认知历程。从火的发现，到蒸汽机的轰鸣，再到核能的利用，我们对能量的驾驭能力不断提升，但同时也付出了巨大的环境代价。本书并非否定这些宏大的能源开发，而是旨在拓展我们对能量的视野，引导我们思考“微能量”在未来能源格局中的独特价值。它将探讨，在可再生能源蓬勃发展的当下，我们是否还有可能开辟一条全新的道路——一条更加绿色、更加可持续、更加贴近个体需求的能源获取之路。 本书的第二个重要主题，是深入剖析各种“微能量”的来源及其物理机制。读者将了解到，不仅仅是风能、太阳能这些我们熟知的可再生能源，还有许多我们日常生活中容易忽视的能量形式，例如： 机械振动与形变能： 车辆行驶产生的地面震动、工业设备运行的机械噪声、甚至是桥梁在风力作用下的摆动，都可以被转化为电能。本书将详细介绍不同类型的振动能量收集器，它们如何将这种周期性或随机性的机械能转化为稳定的电能输出。 热能梯度： 只要存在温度差异，就有热能的流动。从人体的体温与环境的温差，到工业废热的排放，这些“低品位”热能同样蕴含着转化为电能的可能性。本书将探讨热电效应（如塞贝克效应）及其在能量收集中的应用。 声能： 城市中的噪音、工业生产的轰鸣，这些看似扰人的声波，实际上也携带了大量的能量。本书将揭示声能收集器的基本原理，以及如何利用声波的压力变化来发电。 射频（RF）能量： 我们身边的Wi-Fi信号、手机通信信号，实际上是电磁波，它们携带着能量。本书将探讨如何通过射频能量收集器，捕获这些无处不在的无线电波，为低功耗设备提供持续的电力。 生物能量： 人体运动产生的动能、体温散发的热能，甚至是生物体内的化学反应，都蕴含着能量。本书将探讨如何利用这些生物能量，为可穿戴设备、植入式医疗器械等提供动力。 在介绍了各种能量来源之后，《寂静的馈赠》将重点聚焦于能量收集技术的具体实现。本书将深入浅出地介绍当前主流的能量收集技术，并对它们的工作原理、优缺点、以及在不同应用场景下的适用性进行详尽的分析。 压电效应（Piezoelectric Effect） 压电材料是指在受到外力作用时，其内部会产生电荷分离，从而引起表面产生电势差的材料。反之，在施加电场后，材料会发生形变。 应用： 压电能量收集器（Piezoelectric Energy Harvester, PEH）是本书中的一个重要章节。我们将详细探讨不同压电材料（如陶瓷、聚合物、纳米线）的特性，以及如何设计和制造高效的压电能量收集装置。 具体形式： 讨论压电薄膜、压电纤维、压电圆盘等不同结构的能量收集器，它们如何针对不同的激励源（如冲击、振动、弯曲）进行优化。 与本书核心概念的关联： 压电效应是捕获机械振动和形变能最直接、最成熟的技术之一。它能够将我们日常生活中常见的机械运动转化为可用的电能，为本书的“寂静的馈赠”主题提供了有力的技术支撑。 电磁感应（Electromagnetic Induction） 当导体在磁场中运动，或者磁场发生变化时，会在导体中产生感应电动势。 应用： 广泛应用于发电机，但在微观层面，也可以用于收集微弱的振动能。本书将介绍微型电磁能量收集器，它们如何通过磁铁和线圈的相对运动来发电。 静电感应（Electrostatic Induction） 利用电荷在导体之间的感应作用，通过改变导体之间的距离或相对位置，来产生电势差。 应用： 介绍电容式能量收集器，它们在捕捉低频振动方面具有一定的优势。 热电效应（Thermoelectric Effect） 当两种不同导体或半导体连接在一起，并且连接点之间存在温度差时，会在导体中产生电动势。 应用： 探讨热电发电机（TEG）的工作原理，以及如何利用环境中的温差来发电，例如利用人体体温、工业废热等。 摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG） 一种新兴的能量收集技术，利用两种不同材料之间的接触-分离或滑动摩擦产生的静电效应来发电。 优势： TENG在低频、非规律的机械运动以及柔性化设计方面具有显著优势，为本书介绍的新型能量收集技术提供了一个激动人心的范例。 《寂静的馈赠》并非仅仅局限于理论的探讨，更将目光投向了能量收集技术的实际应用。本书将深入分析这些技术在不同领域的潜在价值和应用前景： 物联网（IoT）设备供电： 随着物联网设备的指数级增长，传统的电池供电方式将面临巨大的挑战。能量收集技术可以为这些设备提供持续、可靠的电力，实现真正的“自供电”，无需频繁更换电池，大大降低维护成本，并延长设备寿命。例如，智能传感器、环境监测设备、无线通信节点等。 可穿戴设备： 智能手表、健康追踪器、甚至植入式医疗设备，都可以通过收集人体运动、体温等能量来延长续航时间，甚至完全摆脱电池的束缚，提高设备的便携性和用户体验。 智能交通与基础设施： 道路上的车辆压力、桥梁的振动、风力涡轮机的摆动，都可以被收集起来，用于为交通信号灯、监控设备、路灯等供电，甚至为电网提供补充能源。 环境监测与科学研究： 在偏远地区或难以部署电源的区域，能量收集技术可以为科学仪器、环境监测站提供可靠的电力，支持长期的数据采集和研究。 小型电子设备： 比如无线鼠标、计算器、电子标签等，都可以通过周围环境中的微弱能量来供电，实现无线的、长效的运行。 本书的另一重要贡献在于，它不仅关注技术的进步，也思考了能量收集技术所带来的社会和伦理意义。当个人和社区能够更便捷地获取和利用身边的微弱能量时，能源的获取将变得更加分散化和民主化。这将如何改变我们对能源的理解和使用习惯？它又将如何促进可持续发展，减少对传统能源的依赖？本书将引导读者进行深入的思考。 《寂静的馈赠：无形能量的捕获与转化》是一本面向广泛读者的书籍，它适合对科技发展、可持续能源、以及未来生活方式感兴趣的工程师、研究人员、学生，乃至任何关心我们赖以生存的地球和未来能源格局的普通读者。本书将以清晰易懂的语言，生动的案例，以及严谨的科学分析，为读者打开一扇认识“寂静馈赠”的窗户，让我们重新审视我们身边那些被忽略的能量，并为构建一个更加绿色、智能、自主的未来贡献一份力量。它将激励我们去发现、去创新，去将那些“寂静的馈赠”，化为推动文明进步的强大动力。

评分☆☆☆☆☆

我对《压电能量收集》这本书的评价可以用“豁然开朗”来形容。之前我对压电能量收集的了解，总感觉有些零散和模糊，而这本书就像一座桥梁，将我带入了真正系统化的认知。作者在书中不仅解释了压电效应的基本原理，更重要的是，他深入剖析了在实际应用中，如何克服能量收集效率低、输出不稳定等诸多瓶颈。我特别喜欢书中关于“非线性压电能量收集”的部分，这是一种非常创新的思路，通过巧妙地设计压电装置，使其在宽泛的频率范围内都能有效地收集能量，这对于那些振动源频率不确定的场景，比如人体运动或自然环境中的风力、水流，意义重大。书中还给出了大量的案例分析，从微小的传感器节点供电，到为智能设备提供辅助能源，这些鲜活的例子让抽象的技术概念变得生动起来。此外，作者还对当前压电能量收集领域的研究热点和未来发展趋势进行了预测，比如与纳米技术、生物医学工程的交叉融合，这些内容都极具启发性，让我对这项技术在未来可能扮演的角色充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

接触《压电能量收集》这本书，让我对这个看似小众的技术领域产生了前所未有的好奇和敬意。作者在书中并未止步于基础理论的阐述，而是将大量篇幅用于探讨实际的工程化问题，这对于我这样的爱好者来说，着实是一种福音。我尤其对书中关于“环境能量收集”章节中，如何利用压电材料从不同的环境振动源中高效提取能量的探讨感到着迷。书中详细分析了不同振动源（如机械振动、声波、甚至人体运动）的特性，以及如何针对这些特性设计最优的压电能量收集器。例如，针对人体运动，作者介绍了几种基于压电薄膜和压电纤维的柔性能量收集器，它们可以集成到衣物或鞋子中，为可穿戴设备提供源源不断的电力。这让我联想到，未来也许我们可以摆脱充电线的束缚，真正实现设备的“自给自足”。此外，书中还涉及了压电能量收集器的可靠性、耐久性以及成本效益等方面的分析，这些都是决定技术能否真正走向商业化应用的关键因素，作者的深入探讨让我对这项技术未来的发展前景有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本《压电能量收集》的书，我最近才翻阅了大概，虽然我不是这个领域的专业人士，但作为对新能源技术抱有浓厚兴趣的普通读者，我依然能感受到其中蕴含的巨大潜力和作者的用心。书的开篇就详述了压电效应的物理原理，这一点非常重要，因为它为后续章节的内容奠定了坚实的基础。作者没有回避那些略显晦涩的物理公式和模型，而是用一种循序渐进的方式，从宏观的现象描述到微观的粒子行为，逐步深入，这对于我这种初学者来说，极大地降低了理解门槛。特别是关于压电材料的种类、特性以及它们的制备方法，书中给出了相当详尽的介绍。我了解到，不同的压电材料在能量收集效率、成本以及应用场景上都有着显著的差异，这让我对这个领域的研究广度和深度有了初步的认识。更让我印象深刻的是，作者并没有止步于理论的讲解，而是花了相当大的篇幅去探讨实际应用中的挑战和解决方案，比如如何提高能量转换效率、如何设计更小型化、更可靠的能量收集装置等等。这些内容都让我觉得这本书不仅仅是理论的堆砌，更是充满了实践的智慧，为未来新能源的发展指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

我最近通读了《压电能量收集》这本书，坦白说，里面的内容给我留下了非常深刻的印象。作者在介绍压电材料的机理时，并没有仅仅停留在表面的描述，而是深入探讨了晶体结构、畴壁运动以及电畴极化等微观层面的物理过程。通过大量的图示和模型，我得以清晰地理解为什么这些特殊的材料能够将机械能转化为电能。令人惊叹的是，书中还详细对比了不同压电材料，如PZT、BaTiO3以及一些新型的无铅压电陶瓷，在性能上的优劣势，并结合实际应用需求，给出了相应的选材建议。这一点对于工程师和研究人员来说，无疑是非常宝贵的参考。更让我感到振奋的是，作者并没有止步于材料的讨论，而是将重点放在了能量收集系统的整体设计上。如何有效地捕获和储存压电转换产生的微弱电能，是这个领域面临的关键挑战。书中对此的分析非常到位，涵盖了从整流电路、储能器件到功率管理策略等各个环节，并且提供了多种解决方案的优劣势对比，这让我对如何构建一个高效的压电能量收集系统有了更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在拿到《压电能量收集》这本书之前，我对压电技术在能量收集方面的应用认知非常有限，仅停留在一些碎片化的新闻报道和科普文章的层面。然而，这本书的出现，彻底刷新了我的认知。作者在书中对各种典型的压电能量收集器进行了非常细致的分类和介绍，从微型振动发电机到可穿戴设备中的能量收集方案，几乎涵盖了你能想到的所有可能应用场景。我特别喜欢其中关于“智能环境监测”的章节，作者设想利用遍布于道路、桥梁等基础设施中的压电传感器，将交通振动转化为电能，不仅可以监测结构健康状况，还能为传感器自身供电，这简直就是物联网和绿色能源的完美结合！此外，书中还讨论了如何将压电技术与物联网、微机电系统（MEMS）等前沿技术融合，构建更加智能、自主的能量收集系统。这些前瞻性的设想，让我看到了一个充满无限可能的未来，也激发了我对相关领域进一步学习的兴趣。这本书的内容丰富且具有深度，对于想要了解压电能量收集前沿技术和未来发展趋势的读者来说，绝对是一本不可多得的宝藏。