3D打印-声学能采集的

在我们的生活环境中，低频声波以纵波传播，不容易被吸收或隔离。然而，如果采用适当的原理，如压电和电磁方法，可以收集低频声波并转换成电能，为电子设备提供电力。对于压电器件，通常采用高压电系数的陶瓷。但它们相对较大的杨氏模量会导致声阻抗与气流不匹配。此外，固体陶瓷材料将反射大部分入射声能，使输出性能下降。对于电磁方式，通常需要线圈、磁铁等笨重的部件，不利于能量采集器轻量化，小型化。

相比之下，摩擦纳米发电机由于器件中摩擦电薄膜的柔软和灵活特性，可以显著减轻能量采集器的重量，降低对入射声波的影响，从而能够实现有效和高效的能量收集。南京邮电大学Yannan Xie课题组提出了一种3D打印的声学摩擦电纳米发电机(A–TENG)，具有结构可控性、一次性成型、易于制造和成本低的特点。

图1：声能捕获系统, A-TENG示意图及波长管中声压和颗粒速度分布模拟。

图2：A-TENG装置的工作机理。

图3：声能收集系统实验测量装置照片及输出性能。

图4：A-TENG作为电子设备电源的应用：可驱动LED灯和商用计算器。

图5：实时语音识别的自供电边缘传感系统应用展示。

该工作提出了一种具有结构可控性、一次性成型、制作简单、成本低等特点的3D打印A-TENG。开发并仔细研究了一个四分之一波长的声谐振器系统与A- TENG相结合，用于高性能的声能捕获。

此外，还开发了一种基于A-TENG的自供电语音识别系统，该自供电系统可以在不需要云计算的情况下应用于实时语音识别，是一种低功耗、低成本的智能边缘感知技术。但该工作对于器件优化及稳定性探究较少，需要更多研究。