本项目以电活化聚合物(EAPs)作为发电材料进行了研究，EAPs材料具有优异的机电转换特性，与压电、电磁等发电方式相比其特点鲜明，特别在低频、较大应变发电场合更具优势，在微发电技术等领域极具应用前景。本项目在研究EAPs材料原理和特性的基础上，对EAPs材料在振动能量发电领域的应用可行性进行了探索，研究了EAPs的能量转换特性，实现了利用EAPs的振动能发电。具体研究工作包括：①振动发电过程中EAPs性能参数的动态变化规律研究，针对EAPs材料发电特点设计并搭建了EAPs振动发电实验台，通过该实验台测试掌握了EAPs材料电容和位移、速度的关系，张力和位移、速度的关系，电压和振幅、频率的关系等。②经理论分析，结合Neo-Hooken模型建立了EAPs振动发电的机电耦合数学模型，并以性能参数测试数据为基础，结合MATLAB、COMSOL等手段进行了机电模拟仿真分析，验证了数学模型的合理性。③根据EAPs的振动发电特点，设计了多种EAPs发电机的机械结构，研究了基于同步开关能量回收技术的控制策略，建立了恒电场和恒电荷组合循环方式，相较于传统方法，该非线性方法显著提高了机电转换效率。④在机械单元和电控单元设计的基础上，制作了EAPs卷形换能器等多种不同结构的EAPs发电机样机并进行了试验和优化，重点对单轴、纯剪切与双轴等三种拉伸模式进行了对比，发现双轴拉伸模式产生的能量和效率更高。本项目为振动能发电、特别是微发电技术的研究提供了一种新思路，在MEMS等领域具有广阔的应用前景。本项目的研究有利于推动和促进我国对EAPs材料及振动能量回收相关技术的研究，对获得具有我国自主知识产权的EAPs相关研究具有重要意义。 2100433B