Khủng hoảng năng lượng toàn cầu, sự nóng lên của trái đất, hay ô nhiễm môi
trường là chủ đề ngày càng được quan tâm, thảo luận nhiều trên toàn thế giới. Các loại
năng lượng sạch, năng lượng có khả năng tái tạo như năng lượng mặt trời, động năng,
năng lượng cơ sinh là nguồn năng lượng tiềm năng để thay thế nhiên liệu hóa thạch
truyền thống nhờ tính chất bền vững và thân thiện với môi trường [1], [2]. Sử dụng
những nguồn năng lượng này cho phép các thiết bị vi cơ điện tử và di động hoạt động
độc lập, có thể loại bỏ sự phụ thuộc vào những bộ lưu trữ năng lượng chẳng hạn Pin.
Trong nghiên cứu, thu thập, khai thác, chuyển đổi năng lượng có thể phân chia bởi
nguồn vật lý được chuyển đổi thành điện năng hữu ích. Các nguồn này thông thường
là: mặt trời [3], nhiệt [4], âm thanh [5], cơ học [6], v.v. Trong số những nguồn năng
lượng kể trên, động năng tồn tại ở dạng dao động, chuyển vị ngẫu nhiên hoặc lực là
phổ biến trong môi trường xung quanh. Có nhiều cơ chế khác nhau để chuyển đổi
năng lượng cơ học từ những cấu trúc dao động (hoặc chuyển động) thành năng lượng
điện cần thiết cung cấp cho thiết bị vi cơ điện tử, bao gồm: Điện từ; Tĩnh điện; Hiệu
ứng áp điện. So với phương pháp điện từ và tĩnh điện, thu thập năng lượng sử dụng vật
liệu áp điện cung cấp mật độ năng lượng cao, tính linh hoạt cao hơn trong việc tích
hợp vào một hệ thống cụ thể, do đó được nghiên cứu rộng rãi nhất.
Trong những nghiên cứu trước đây, phần lớn nhiều công trình tập trung vào phát
triển bộ thiết bị thu thập, khai thác năng lượng dựa trên hiệu ứng cộng hưởng tuyến
tính. Tuy nhiên, hiệu suất thu thập năng lượng hệ cơ điện tuyến tính của bộ thiết bị thu
thập năng lượng áp điện bị giới hạn ở dải rất hẹp xung quanh tần số cộng hưởng. Bất
kỳ sai lệch nào của tần số kích động ra khỏi vùng cộng hưởng có thể dẫn đến giảm
mạnh lượng điện năng thu hồi. Một hướng tiếp cận khác nhằm khắc phục nhược điểm
nêu trên đó là phân tích các đặc tính của bộ dao động phi tuyến. Cụ thể, một bộ dao
động phi tuyến trong điều kiện thích hợp có khả năng cung cấp hiệu quả thu thập năng
lượng tốt hơn so với bộ dao động tuyến tính trên ba khía cạnh đó là: (1)-Tổng năng
lượng được chuyển đổi; (2)-Phổ tần số dao động rộng hơn (rộng hơn nhiều so với
tuyến tính, tức dải tần số làm việc của bộ thiết bị lớn) và (3)-Có dải tần số làm việc
rộng, phù hợp với tần số có sẵn của môi trường [7]. Các đáp ứng cơ điện của bộ thiết
bị thu thập năng lượng áp điện đã được nghiên cứu rộng rãi trong một số công trình
nghiên cứu [8], [9], nhưng vẫn còn nhiều khoảng trống nghiên cứu cần được bổ sung,
làm rõ. Và, hướng nghiên cứu với trọng tâm là phân tích đáp ứng cơ điện, trong các
vùng cộng hưởng của bộ thiết bị PVEH (piezoelectric vibration energy harvesting) phi
tuyến trở thành một chủ đề nhiều triển vọng, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.