物联网发展已经成长为最具潜力的市场机遇,在不久的未来,几乎所有的设备,包括传感器、低功耗电子模块、可穿戴电子产品及温度调节器等嵌入式系统都将会连接到互联网。然而,尤其当设备安装在偏远位置时,如何为这些设备供电是设计者目前亟待解决的一大难题。鉴于此,因地制宜地收集环境中的能量将会是解决电源问题的可行方法。本文基于磁致伸缩材料和压电材料实现对环境中的磁场能和振动能量的采集,文章分别研究了压电振子和磁电复合材料的磁电特性,最后设计了能量存储电路,实现了对自然界微能量的采集与存储。文章主要研究内容如下:(1)分析了磁致伸缩效应、压电效应以及磁电效应的应用,讨论了压电材料、磁致伸缩材料以及磁电复合材料的发展历程及应用,同时基于压电方程和磁致伸缩模型方程分析了磁电复合材料的能量采集技术理论。(2)基于COMSOL有限元分析软件研究了悬臂梁结构的压电振子的静态响应、模态响应和谐响应,同时研究了该压电振子的电压输出特性,对该结构进行了优化研究,包括结构的形状、尺寸以及基板的材料等特性参数,为能量采集系统中所需压电振子的结构及尺寸提供了理论依据。(3)利用COMSOL有限元分析软件对层叠磁电复合材料进行了稳态、瞬态以及频域分析,对磁电复合结构的磁电系数的影响因素做了详细分析,包括磁电复合材料各层的厚度、长宽比等参数;同时详细研究了磁场入射角度对超磁致伸缩压电层叠复合材料磁电系数的影响,为微能量采集系统中磁电复合材料的使用环境提供了理论依据。(4)采用稀土超磁致伸缩材料和压电薄膜材料设计并制备了超磁致伸缩压电层叠复合材料,同时利用Solidworks3D制图软件设计并加工了磁电系数测试系统,并通过实验研究了该磁电复合材料的电压输出特性。(5)制作了能量收集电路,该电路主要包括:能量采集接口电路、二倍压整流电路、升压稳压电路和储能电路。利用Multisim 14.0电路分析软件对部分电路进行了分析和优化,同时利用Altium Designer软件对该电路进行了原理图和PCB版图绘制,并进行了加工和元器件的焊接,最后对该电路进行了实验验证。