La recolección de energía está emergiendo como un método viable para que los dispositivos electrónicos extraigan la energía ambiental de su entorno y la conviertan en energía eléctrica para la energía almacenada. Esta codiciada tecnología tiene el potencial de servir como una fuente de alimentación alternativa para baterías que se encuentran en todas partes.dispositivos electrónicos inalámbricos móviles y autónomos.
Investigadores del INSA de Lyon han explorado durante años un grupo de materiales inteligentes conocidos como "polímeros electroestrictivos" por sus capacidades potenciales de recolección de energía mecánica. Esta semana en la revista Applied Physics Letters, de AIP Publishing, el grupo informa queLa introducción de un plastificante en estos materiales ofrece una forma eficiente de mejorar su rendimiento mecánico de recolección de energía.
Este es un avance significativo porque uno de los mayores desafíos para el desarrollo de la recolección de energía mecánica a través de polímeros electroestrictivos es poder mejorar su rendimiento.
Como un grupo de materiales inteligentes, los polímeros electroestrictivos pueden producir deformación inducida por el campo cuando se exponen a un campo eléctrico externo aplicado. "Y esta deformación tiene una ecuación cuádrica descrita por el segundo grado de relación con el campo eléctrico aplicado,"explicó Xunqian Yin, autor principal e investigador del INSA de Lyon.
El trabajo del grupo se centra en gran medida en el efecto piezoeléctrico, que se refiere a la acumulación de carga eléctrica en ciertos sólidos cristalinos sin un centro simétrico en respuesta a una tensión o tensión mecánica aplicada.
En este caso, "los polímeros electroestrictivos son de naturaleza no piezoeléctrica", dijo Yin. "Pero se puede inducir un efecto pseudo-piezoeléctrico para los polímeros electroestrictivos cuando están expuestos a un gran campo eléctrico de CC de polarización aplicada.Como resultado, se adoptó el efecto pseudo-piezoeléctrico para la recolección de energía mecánica a través de polímeros electroestrictivos ".
El grupo estudió las influencias en la recolección de energía mecánica de una variedad de condiciones de operación, incluido el campo eléctrico de CC de polarización aplicada grande, así como la amplitud y frecuencia de la tensión externa aplicada. Descubrieron que aumentar la polarización aplicada proporciona una manera de mejorarLa eficiencia de conversión de energía.
En particular, cuando trabajaban con un "terpolímero" modificado con plastificante, ofrecía un mejor rendimiento de recolección de energía mecánica, especialmente cuando se imponía al mismo nivel de fuerza, y se puede aprovechar para crear sensores de fuerza altamente sensibles "."La naturaleza dieléctrica y mecánica del terpolímero modificado juega un papel importante para la recolección de energía basada en polímeros electroestrictivos", dijo Yin.
Gracias a su gran coeficiente pseudo-piezoeléctrico, que es el resultado del coeficiente electromecánico mejorado que proviene de la introducción de un plastificante, "la película delgada de terpolímero modificado puede conducir a sensores piezoeléctricos activos, como sensores de fuerza", señaló Yin."La combinación de estos sensores con tecnologías avanzadas de fabricación inyección de tinta o impresión 3D debería facilitar la creación de una red de sensores".
A continuación, el grupo planea explorar "el papel que juega la naturaleza con pérdidas del polímero electroestrictivo durante el proceso de conversión de energía mecánica a eléctrica para establecer pautas para el desarrollo de cosechadoras de energía mecánica basadas en polímeros electroestrictivos", dijo Yin.
El grupo también intentará "encontrar un plastificante más eficiente para modificar el terpolímero, lo que puede contribuir a reducir las pérdidas de energía y también mejorar su rendimiento electromecánico bajo un campo eléctrico de baja aplicación", agregó Yin. "Cuanto más bajo sea el campo eléctrico, elmás seguro y más conveniente para aplicaciones "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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