大阪公立大學研究生院工學研究科研究生Sengsavang Aphayvong、副教授吉村武、兵庫縣立大學研究生院工學研究科副教授神田健介、大阪產業技術研究所室長村上修一等人組成的研究團隊，研發出安裝有可穿戴型U形振動增幅器件的小型振動發電元件，尺寸爲1日元硬幣大小。成功地把人在步行運動中產生的振動轉換成發電的性能提高到了原來的約90倍。
圖1 將人的步行運動的發電性能提高了約90倍（供圖：大阪公立大學）
人的步行運動會產生較多衝擊振動，同時緩慢的振動也可以透過頻率轉化技術轉換爲衝擊振動。研究團隊透過理論分析發現，在利用衝擊振動的情況下，發電元件能積蓄的動能量少是造成發電電力下降的終極因數。因此，研究團隊以解決該問題爲目標，開發出了從衝擊振動中能獲得更多動能的同時，又能在一定時間積蓄動能的方法。
研究團隊着眼於衝擊，利用不穩定狀態振動的一個例子——雙擺機制，在增加元件所能接受的動能的同時，又能在一定時間積蓄動能。研究團隊設計出了結構簡單卻具有高能量積蓄性能的U形振動增幅器件，結合多種類比技術進行了最優結構設計。在採用MEMS技術製作的小型壓電振動發電元件下方安裝U形振動放大器件，成功將衝擊振動的發電性能提高約90倍。
圖2 研發的元件示意圖（左）和實物照片（右）（供圖：大阪公立大學）
吉村副教授表示「今後，透過研發將不穩定狀態振動轉變爲衝擊振動的裝置，有望實施應用於步行運動的元件。預計電子設備的省電化也會不斷推進，因此我認爲這一成果將爲實施無需充電的可穿戴型終端機帶來貢獻。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Applied Physics Letters
論文：Enhanced Performance on Piezoelectric MEMS Vibration Energy Harvester by Dynamic Magnifier under Impulsive Force
DOI：doi.org/10.1063/5.0116838
