大阪公立大学研究生院工学研究科研究生Sengsavang Aphayvong、副教授吉村武、兵库县立大学研究生院工学研究科副教授神田健介、大阪产业技术研究所室长村上修一等人组成的研究团队，研发出安装有可穿戴型U形振动增幅器件的小型振动发电元件，尺寸为1日元硬币大小。成功地把人在步行运动中产生的振动转换成发电的性能提高到了原来的约90倍。
图1 将人的步行运动的发电性能提高了约90倍（供图：大阪公立大学）
人的步行运动会产生较多冲击振动，同时缓慢的振动也可以通过频率转化技术转换为冲击振动。研究团队通过理论分析发现，在利用冲击振动的情况下，发电元件能积蓄的动能量少是造成发电电力下降的原因。因此，研究团队以解决该问题为目标，开发出了从冲击振动中能获得更多动能的同时，又能在一定时间积蓄动能的方法。
研究团队着眼于冲击，利用非稳态振动的一个例子——双摆机制，在增加元件所能接受的动能的同时，又能在一定时间积蓄动能。研究团队设计出了结构简单却具有高能量积蓄性能的U形振动增幅器件，结合多种模拟技术进行了最优结构设计。在采用MEMS技术制作的小型压电振动发电元件下方安装U形振动放大器件，成功将冲击振动的发电性能提高约90倍。
图2 研发的元件示意图（左）和实物照片（右）（供图：大阪公立大学）
吉村副教授表示“今后，通过研发将非稳态振动转变为冲击振动的装置，有望实现应用于步行运动的元件。预计电子设备的省电化也会不断推进，因此我认为这一成果将为实现无需充电的可穿戴型终端带来贡献。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Applied Physics Letters
论文：Enhanced Performance on Piezoelectric MEMS Vibration Energy Harvester by Dynamic Magnifier under Impulsive Force
DOI：doi.org/10.1063/5.0116838
