Defected meta-lattice structures for the enhanced localized vibrational energy harvesting

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作者
Ali Hosseinkhani,Fariba Ebrahimian,Davood Younesian,Armin Moayedizadeh
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:100: 107488-107488 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107488
摘要

This study focuses on the application of the meta-lattice structures for the energy conversion enhancement in piezoelectric energy harvesters. Three auxetic patterns are designed aiming at efficient energy conversion and a novel phononic crystal is suggested for the mechanical wave manipulation. Based on the supercell calculations, the bandgap features are extracted on the Irreducible Brillouin Zone. The auxetic patterns are embedded in the perfect crystal to act as a functionalized defect, disturb the periodicity of the perfect crystal, and create several bandpasses over the main bandgaps. The defected supercell is located inside a two-dimensional metaplate to investigate its performance in vibration energy harvesting. Numerical modeling of the metaplate is provided in order to show the energy concentration on the defect location and energy harvesting enhancement. The numerical model is validated by experimental tests. It is found that the Auxetic patterns remarkably enhance the performance of the energy harvesting system between 1.29 and 5.26 times in different designs. • A novel energy meta-harvester is proposed for efficiency enhancement. • Geometrical/electrical parameters of the system are tuned for optimal performance. • Extracted power is remarkably enhanced up to 100 times against the conventional system. • New concept is experimentally tested to be applicable in self-powered sensor network.
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