城市街道、桥梁乃至安静走廊中，充斥着人们鲜少留意的能量，如地铁在人行道下的隆隆声、车辆往来使立交桥产生的颤动、脚步声在地板留下的微弱波纹等。通常情况下，这些运动能量会消散，但如今越来越多研究致力于捕捉并转化为传感器、可穿戴设备等小型电子设备所需的电能。

这项名为压电能量收集的技术，依赖弯曲时能产生电流的材料。标准收集器类似微型跳水板，但存在一个问题：它们在单一频率下工作效果最佳，浪费了材料大部分潜能。

台湾大学的研究人员思考振动收集器能否实现自我调节，而非依赖固定装置。在苏伟俊教授带领下，团队开发出一种“拉伸模式”设计，用均匀拉伸取代通常的弯曲运动。

在他们的原型中，一层薄薄的PVDF薄膜像鼓面一样被拉紧，使整个表面弯曲并产生电能。这种均匀分布让更多材料可同时工作，在更大范围的振动中提高效率。

该装置适应性的关键在于一个小型滑动重物。在重力和惯性平衡驱动下，重物会随振动变化自动移动。当周围运动加剧，重物向外滑动，降低收割机固有频率;震动减弱时，重力将其向内拉回，再次提高频率。这种内置反馈使系统能在运行中重新调整，让收集器保持共振并捕获更多能量，无需外部控制。

在受控测试中，这款自调节能量收集器表现优异，产生的功率接近标准型号的两倍，工作频率范围也几乎是标准型号的两倍。其中一次试验记录到的输出电压接近29伏，对于手掌大小的设备而言，这一数据相当可观。

值得注意的是，该系统能自行无缝地从低能量状态切换到高能量状态，表明其自动调节功能切实可行。城市振动很少恒定，交通流量变化、天气改变以及日常生活等因素会造成不均匀节拍，固定频率的电力收集器无法跟上，效率会随环境变化而降低。而自调节设计可随时调整，使共振与环境相匹配，保持稳定功率输出。

据通讯作者苏伟俊教授称，让能量收集器适应周围环境，将为自供电设备更高效获取能量开辟道路。其应用前景广阔，无线传感器、便携式电子设备和医疗植入物等，都可在自调节能量收集器稳定的电力驱动下运行，且无需维护。

更多信息：Liang-Wei Tseng 等人，自调谐拉伸模式压电能量收集器的理论与实验研究，《能源转换与管理》(2025 年)