路桥耐久性和安全性问题日益引起人们的普遍关注。传统的监测系统不但耗资大，而且安装不方便，且很难实现实时监测。无线监测系统确保了低廉的造价和安装费用,并使传感器之间的通讯可靠。但微型电源作为其中关键的基础部件发展相对滞后，已成为路桥长期实时健康监测的主要瓶颈。本项目开展了埋置于沥青路面中的微型叠堆式压电换能器、钹式和开槽钹式换能器理论分析、有限元模拟及试验；压电复合材料的制备及性能评价；微型压电换能器的封装盒的设计和制备，微功率电路设计；以及微型压电发电装置耐候性和疲劳性能。研究得到了适合于路面能量收集的四种材料和叠堆式压电发电的力-电转化方程；选择出适合于叠堆式发电机的封装材料为尼龙，钹式换能器的金属帽材料为铜片；研制出叠堆式压电发电单元，开槽式微型压电发电单元和一种沥青基压电复合材料；设计了两种微电路。埋置于沥青混凝土中的叠堆式压电发电装置在不同温度和湿度长时间放置后，压电性能基本不变或者小幅降低；经50万次疲劳试验后，微型压电发电装置的发电能力略有增长。该项目研究为路桥实时、长期的健康监测系统发展具有很大推动作用，同时为开发其它的微型电源提供了可借鉴的理论和方法。 2100433B