2024年8月2日，，威廉希尔力学与工程科学学院陆泽琦副研究员与相助单位团队在国际著名期刊《Nature Communications》(IF=16.6)上揭晓题为“Ocean wave energy harvesting with high energy density and self-powered monitoring system”的研究效果。。。威廉希尔为第一单位，，威廉希尔力学与工程科学学院陆泽琦副研究员为第一作者及配合通讯作者，，北京理工大学付海岭教授为配合通讯作者，，论文相助作者还包括威廉希尔力学与工程科学学院陈立群教授、丁虎研究员、赵龙博士生，，英国皇家科学院院士及其银质奖章获得者、英国帝国理工大学Eric Yeatman教授。。。
构建海洋物联网需要一个必不可少的海洋情形监测系统。。。然而，，现有的普遍漫衍的海洋监测传感器使得通过电缆提供电力和传输监测信息变得不切现实。。。因此，，海洋情形监测系统特殊需要一连的电源和无线传输能力来监测信息。。。团队通过质料、结构和信号传输的集成动态匹配优化，，设计了一种高强度、情形多兼容、可漂浮的超质料能量网络装置。。。自供电监测系统突破了电缆和电池在超低频波情形（1至2 Hz）中的局限性，，能够实时监测种种海洋参数，，并将数据无线传输到云端举行后处置惩罚。。。与海洋情形中的太阳能和风能相比，，基于超质料缺陷态特征的能量网络装置实现了高能量密度（81 W/m3）。。。首次实现了监控系统在种种天气条件下（24小时）的稳固供电。。。
本研究开展了用于高效网络海浪能量的非线性电磁局部共振超质料设计和实验。。。这种超质料在能量网络谐振器中加入了转动磁球，，使其能够在球形腔内自由运动。。。这种奇异的设计能够将各个偏向的海浪能转化为电能，，同时受海浪偏向的影响最小。。。通过将滚球电磁能量谐振器嵌入超质料板，，将能量网络缺陷引入到人工周期阵列结构中。。。这种缺陷提高了海浪能网络的效率，，使超质料特定区域内的海浪能能够集中在能量网络装置上。。。研究效果批注，，超质料的缺陷态特征有助于高效地网络波能，，纵然在短波激励下也会爆发感应电压。。。别的，，通过输出功率和充/放电测试验证，，能量网络超质料装置在将波能转化为电能方面体现出有远景的性能。。。
除了质料设计和实验验证外，，本研究尚有助于所提出手艺的现实应用。。。该研究包括使用能量网络超质料开发自供电海洋情形监测系统。。。现场应用测试证实晰该系统在现实天下条件下的有用性，，自供电监测系统乐成地实时传输了海洋情形信息，，包括温度、pH值和盐度。。。该系统依赖网络的海浪能为其运行提供电能，，展示了可一连和自主的海洋情形监测网络的潜力。。。这项研究为高密度能量网络超质料与现实应用的整合提供了名贵的看法，，为使用海洋能举行情形监测提供了一种新要领。。。（撰稿：陆泽琦）
本研究获得国家自然科学基金（Nos. 12272210; 11872037; 11572182）的资助。。。全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50926-5。。。论文索引信息：Lu, ZQ., Zhao, L., Fu, HL.,Yeatman, E., Ding, H., Chen, L. Ocean wave energy harvesting with high energy density and self-powered monitoring system. Nat Commun 15, 6513 (2024).
