（国家自然科学基金资助项目，批准号 12072306）

压电材料是一种在受到外力作用下能产生电荷的材料，本项目利用这种特性研发了一种压电波能转换器。传统的波能转换器（例如，振荡水柱、振荡浮子）一般都包括运动机构和发电装置两部分。通过运动机构将波能转换为机械运动的能量，再带动发电装置将机械能转换为电能。本项目开发的压电波能转换器，和目前已研发的波能转换器相比，具有以下优势：1）无需运动机构，直接将波能转换为电能，减小机械损耗；2）结构简单、成本低（包括制造成本和维护成本），最关键的是巧妙地避开了传统波能转换器存在的海水腐蚀难题；3） 耐久性好，可长期使用，几乎不需要后期维护，从而大大减少了传统波能转换器后期的巨额维护费用。

  目前国内外也有一些压电波能转化器的研究。但所存在的最大问题就是压电波能转化器电输出功率过低。由于大幅度提高压电材料的压电常数还存在技术瓶颈。提高压电材料的输出电功率一般从两个方面考虑：1）提高作用在压电材料上的交变载荷的频率；2）提高作用在压电材料上载荷幅值。

为了提高作用在压电材料上的交变载荷的频率，目前的通常方法是设计一种运动机构，将低频的波浪载荷转变为高频载荷作用在压电材料上。但这种方法引入了运动机构，失去了压电波能转化器的优点。

受到压电材料强度的限制，提高作用在压电材料上载荷幅值的方法很少见。  根据强度理论，在各向均匀受压状态下，无论多大的压应力也不会使材料发生破坏。我们利用这一原理设计了大功率的压电波能转化器。其具体方案是采用碳纤维与橡胶的复合材料制成高压容器，在其中充满液压油。将多块压电片叠合，并放入高压容器中，形成了压电波能转换器。将压电波能转换器安装在浮桥、浮码头等浮体结构各个构件或浮体与浮体的连接处，就能将转换的电能直接输出供设备使用。

压电波能转换器同时也是浮体结构的连接件。其刚度和阻尼系数是可通过控制压电片两端的电压来改变的。因此，除了输出电能外，压电波能转换器还可作为振动控制元件。进一步设计控制电路，可使压电波能转换器既能输出电能，又能降低浮体结构在波浪中的摇晃。