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材料科学与工程291（2017）012026 doi:10.1088/1757-899X/291/1/012026Warrington[15]建议考虑仔细设计一台使用车身可用能量为电子设备供电的车身收割机。为了增加低频振动时的功率输出，Zhang，Wang[29]开发了能量采集器，通过采用上变频技术将低频振动转换为更高的频率[30,31]。他们通过磁铁和线圈阵列发电的模拟表明，在低振动频率和大振幅下，可以保持较高的能量转换效率[29]。因此，根据Riemer和Shapiro[19]的说法，最大功率输出是指脚跟撞击装置的EAP技术。表1显示了车身上不同技术的输出功率。表1。比较位于身体上用于将行走时身体运动能量转换为电能的不同技术。参考技术输出功率惯性能量采集器类型：[23]身体自身惯性（鞋底压缩）0.8 W[32,33]用于小型无线设备的惯性能量采集器，步行100–200μW[7]惯性能量采集器适用于物联网应用：裤子口袋放置202μW腰带放置180μW衬衫口袋传感单元放置155μW[24]背包内惯性力几毫瓦到几瓦[21]背包内惯性力鞋压电元件：[34]压电发电机在行走过程中收集脚步能量150-675mW[28]用于低频条件和低功耗设备的压电元件近100 mW[35,36]一个钹形压电53mW[37]两个背对背的Unimorp 8.4mW[22]使用Unimorp条带1.8mW[37]控制脚跟撞击PVDF堆叠1.3mW[22]一堆聚偏氟乙烯（PVDF）片材，形状为1.1mW[38]一个压电振动发生器375µW EAPs技术：[19]EAPs技术用于脚跟撞击装置，从脚跟撞击开始0.8 W（对于体重为80 kg、速度约为4 km/h的步行者）膝盖和脚踝2 W（对于体重80 kg的人）34 W和20 W，分别为电磁能量采集器：[24]弹簧式能量采集器背包，带有7 W功率的磁性发电机[14,24]生物力学能量采集器由一个铝制底盘和一个位于定制膝关节支架（4.8±0.8）W[29]上的发电机组成手持式电磁能量采集器，位于使用者背包中，行走速度为3.58m/s 32 mW[15]电磁感应发电机，位于脚踝旁，用于植入式设备，功率为3.9μW
41234567890国际建筑与土木工程会议（ICACE 2017）IOP出版IOP形态系列：材料科学与工程291（2017）012026 doi:10.1088/1757-899X/291/1/0120264.在地板上使用压电采集器获取行走动能用于在地板上获取行走动能的主要技术基于压电和感应发电机，以及基于电活性电极的静电发电机ymers（EAPs）[19]。通常，通过基于路面的发电技术，有不同的方法从移动的人身上产生电能。一种不寻常的方法是当人们行走时，利用地面的压力变化，这将暴露在永久波动的压力幅度下。例如，dance地板可以通过使用电磁发电机来发电。但是，为了产生相当大的电力，地板需要相对较大的挠度，高达10 mm。此外，它需要复杂的结构，这会造成较高的装配成本。另一个例子是压电陶瓷在地铁售票机的地板上安装了压电传感器。收割机由压电陶瓷组成，不需要复杂的机械结构[10]。2008年，东京地铁的售票口集成了含有压电传感器的橡胶垫[6]。由于在这种方法中，能量转换基于压电效应，因此不需要地面偏转。这种能量转换的效率取决于压电材料的厚度和特性，以及影响压电材料的力。厚度越大，产生的力越大更高的表面电荷量。在不同的压电材料中，只有聚偏二氟乙烯（PVDF）在这些条件下以相当低的价格提供了持久的功能。PVDF不燃，耐化学腐蚀，可以通过注射成型进行加工。它可以由于在该方法中，能量转换基于压电效应，因此不需要地面偏转。这种能量转换的效率取决于压电材料的厚度和特性，以及影响压电材料的力。更大的厚度和更大的力会产生更多的表面电荷。在不同的压电材料中，只有聚偏氟乙烯（PVDF）在这些条件下以相当低的价格提供了持久的功能。PVDF不燃，耐化学腐蚀，可通过注塑加工。它比锆钛酸铅（PZT）便宜，在恶劣条件下不易破碎。然而，纯压电系数、相对较低的居里温度（105°C）以及拉伸和极化材料的必要性是PVDF的缺点[10]。Bischur和Schwesinger[10]研究了用于将动态可压缩机械载荷转换为电能的压电PVDF薄膜。他们发现，剩余极化越高，能量转换越好。此外，随着绕组数量的增加，发电量也随之增加。他们得出结论，与PZT陶瓷相比，压电PVDF薄膜似乎非常有前景。聚偏氟乙烯（PVDF）作为一种聚合物材料，具有柔韧性，能够抵抗机械破坏力。而PZT作为一种无机陶瓷，脆性大，在恶劣环境中需要保护[10]。另一个在地板上行走能量收集的例子是2007年麻省理工学院的人群农场项目[6]在行人人行道上实施了压电和电磁两种技术。Wu，Tsung Tsi，et al.Wu，Wang[39]研究了一种采用压电材料设计的收割地板，它可以将行走运动的额外能量转化为电能。在低频条件下，压电材料产生的能量效率低，不足以驱动无线模块。为了提高压电材料的能量，他们在研究中采用了拔出法，产生的能量大约是强制法能量的10倍。该方法将梁的频率从较低的类一足迹改变为较高的类一共振频率。由于压电材料尺寸小，功率密度高，因此可将收割台的尺寸降至最低[39]。此外，[Kumar和Chaturvedi[40]]对能量采集器地砖模型进行了模拟和实验，得出结论：采用高耦合系数的压电材料，增加单位面积的压电膜片数量，并平行排列，可以提高输出电压。此外，通过实施不同的技术来获取足迹，从而为LED灯照明发电，也有一些成果和研究。回收的橡胶“Pavegen”铺路板是一种产品，它可以收集踩在上面的人的动能，并立即将微小的电能传输到附近的电器中[41]。Pavegen瓷砖是一种很有前途的收集足迹能量的方法，其设计可在有人踩到足迹时压缩5毫米。由于Pavegen没有分享将收集的动能转化为电能的精确机制，一些人猜测它使用了压电传感器[42]，而其他人则认为使用了电磁技术。瓷砖发电的效率相当高，每一块瓷砖
51234567890国际建筑与土木工程会议（ICACE 2017）IOP出版IOP形态系列：材料科学与工程291（2017）012026 doi:10.1088/1757-899X/291/1/012026每步可获得6至8焦耳的能量。每一步产生的电量仅足以让LED路灯点亮30秒。该系统使用5%的功率点亮中央照明灯，其余95%的功率可储存在内部或外部电池中长达三天，或直接用于外部应用。因此，当不需要中心灯时，输出为100%功率[6]。在他们的第一次商业应用中，他们预计通过在伦敦奥林匹克体育场和威斯特菲尔德斯特拉特福德城购物中心之间的中央交叉口散布20块瓷砖，估计有3000万客户，可以为伦敦大型购物中心的一半室外照明供电。Pavegen的创始人兼首席执行官肯博尔·库克（Kemball Cook）提到了另一个例子，最近在一个大型户外节日上使用这块地板，收到了超过250000个足可为10000部手机充电的脚步声。他补充说，在现有路面上安装铺装层板作为改造也很容易， |
