在提及可再生能源时，人们往往首先想到的是规模庞大的太阳能发电场或高耸的沿海风力涡轮机。然而，近日一项研究揭示了一种更为安静、紧凑的能源获取方式——利用在微风中飘动的细长条状材料，将周围气流转化为可用电能。

印度孟买理工学院机械工程系研究小组一直致力于探索柔性结构(薄聚合物片)如何借助压电材料，把环境流的能量转化为电能。压电材料在机械变形时会产生电信号，可被视为能量转换器，能将颤动和振动转化为电压。

该研究围绕一个简单想法展开：将一块带有压电片的柔性板连接至圆柱体下游侧，并使其暴露在风中。当风吹过圆柱体，连接的柔性板会如旗帜般飘动。相关研究成果已发表于《流体物理学》。

研究过程中，该系统的动态行为尤为引人关注。在低风速条件下，平板呈现出微弱的非周期性运动。但随着风速增加，系统进入锁定状态，这是一种共振现象，此时平板的振荡频率与涡旋脱落频率同步。在此状态下，平板出现高振幅的周期性振荡，显著增加了压电材料的应变，进而提升了电输出。

与许多早期同类设备相比，此次研究取得了显著进展。早期设备在类似风速下仅能输出几微瓦的功率，而本研究通过优化极板的厚度、长度和柔韧性，并精确匹配电路中的电阻，成功将功率输出提高了两到三个数量级。

为验证该系统在实际应用中的可行性，研究团队构建了一个整流器和储能电路。实验证明，收集到的电能可持续驱动多达20个LED，甚至能利用存储的电荷瞬间点亮40个LED。这一结果表明，该技术在自供电低能耗设备(如环境传感器或偏远、难以到达区域的无线节点)方面具有显著潜力。不过，目前仍存在一些重大挑战，特别是在提高能量转换效率和优化设计以实现实际集成方面。

让研究人员倍感兴奋的是，这种方法简便且具有可扩展性。与传统涡轮机不同，这些能量收集器没有旋转部件，维护需求极低，并且能够轻松融入城市或自然环境。随着全球对更智能、更小巧、更清洁能源生产方式的追求，这种颤振驱动的能量收集器或许将成为理想之选。

更多信息：Shubham Giri 等人，《利用固定在柔性板上的压电片在自由流动中收集能量》，《流体物理学》(2025)。