近日，西安交通大学教授刘明团队在自供能传感技术领域取得重要进展，研究结果发表在《能源与环境科学》。

在物联网（IoT）设备快速普及的背景下，智能电网、工业自动化及城市基础设施监测等领域对可持续自供能传感解决方案的需求日益迫切。磁-机-电能量收集器（MME-EHs）因其能够从现代基础设施中无处不在的环境杂散磁场中捕获能量并为物联网设备供电，被视为最具潜力的技术路径之一。

小型化磁-机-电能量收集器及自供能无线传感网络。西安交通大学供图

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然而，传统磁-机-电能量收集器在进一步小型化过程中面临显著挑战：受限于悬臂结构的空间，其磁-机-电耦合效率不足，导致输出功率与器件尺寸难以平衡，制约了其在众多空间有限场景中的应用。

针对上述问题，刘明团队提出了一种多耦合优化策略，通过强化磁-机-电耦合机制，显著提升了小型化磁-机-电能量收集器的输出功率密度。该策略以理论研究为基础，构建了两自由度等效弹簧-质量模型与有限元分析模型，深入揭示了磁机耦合、机械耦合及机电耦合的协同作用机制。

基于上述机制研究，团队通过调整磁-机-电能量收集器中性轴的相对位置和压电/弹性相的抗弯刚度，成功实现了对小型化磁-机-电能量收集器性能的突破性提升。实验结果表明，该策略使磁-机-电能量收集器的输出功率密度实现664%的显著提升。此外，基于小型化磁-机-电能量收集器，团队开发了自取能无线传感网络，为物联网设备的可持续微功率供应提供了创新解决方案。（来源：中国科学报 李媛）

相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D5EE01346A