Сбор энергии с помощью умных материалов

Группа интеллектуальных материалов, известных как «электрострикционные полимеры», в течение многих лет изучалась исследователями из INSA de Lyon на предмет их потенциальной способности собирать механическую энергию. На этой неделе в журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing группа сообщает, что введение пластификатора в эти материалы предлагает эффективный способ улучшить их характеристики сбора механической энергии.Это значительный прорыв, потому что одна из самых больших проблем для развития сбора механической энергии с помощью электрострикционных полимеров — это улучшение их характеристик.

Как группа интеллектуальных материалов, электрострикционные полимеры могут создавать индуцированную полем деформацию при воздействии приложенного внешнего электрического поля. «И эта деформация имеет квадратное уравнение, описываемое второй степенью — взаимосвязь с приложенным электрическим полем», — объяснил Сюньцянь Инь, ведущий автор и исследователь из INSA de Lyon.Работа группы в основном сосредоточена на пьезоэлектрическом эффекте, который относится к накоплению электрического заряда в определенных кристаллических твердых телах без симметричного центра в ответ на приложенное механическое напряжение или деформацию.

В этом случае "электрострикционные полимеры не являются пьезоэлектрическими по своей природе", — сказал Инь. «Но псевдопьезоэлектрический эффект может быть вызван для электрострикционных полимеров, когда они подвергаются воздействию большого приложенного постоянного электрического поля смещения. В результате псевдопьезоэлектрический эффект был принят для сбора механической энергии с помощью электрострикционных полимеров».Группа изучила влияние различных рабочих условий на сбор механической энергии, включая большое приложенное постоянное электрическое поле смещения, а также амплитуду и частоту приложенной внешней деформации. Они обнаружили, что увеличение приложенного смещения позволяет повысить эффективность преобразования энергии.

В частности, когда они работали с «терполимером», модифицированным пластификатором, он обеспечивал улучшенные характеристики сбора механической энергии, особенно при том же уровне силы, и его можно было использовать для создания высокочувствительных датчиков силы. «Диэлектрическая и механическая природа модифицированного терполимера с потерями играет важную роль для сбора энергии на основе электрострикционных полимеров», — сказал Инь.«Благодаря большому псевдопьезоэлектрическому коэффициенту, который является результатом улучшенного электромеханического коэффициента, который возникает в результате введения пластификатора,« тонкая пленка из модифицированного терполимера может привести к созданию пьезоэлектрических активных датчиков, таких как датчики силы », — отметил Инь. «Сочетание этих датчиков с передовыми технологиями изготовления — струйной или 3D-печатью — должно упростить создание сети датчиков».Затем группа планирует изучить «роль, которую играет природа электрострикционного полимера с потерями в процессе преобразования механической энергии в электрическую, чтобы установить руководящие принципы для разработки сборщиков механической энергии на основе электрострикционных полимеров», — сказал Инь.

Группа также попытается «найти более эффективный пластификатор для модификации тройного сополимера, который может способствовать снижению потерь энергии, а также улучшить его электромеханические характеристики при слабом приложенном электрическом поле», — добавил Инь. «Чем ниже электрическое поле, тем безопаснее и удобнее для применения».


Портал обо всем