A graded metamaterial for broadband and high-capability piezoelectric energy harvesting

能量收集 宽带 超材料 压电 振动 谐振器 悬臂梁 声学 电子工程 功率(物理) 材料科学 电气工程 工程类 光电子学 物理 电信 结构工程 量子力学
作者
Bao Zhao,Henrik R. Thomsen,Jacopo Maria De Ponti,Emanuele Riva,Bart Van Damme,Andrea Bergamini,Eleni Chatzi,Andrea Colombi
出处
期刊:Energy Conversion and Management [Elsevier BV]
卷期号:269: 116056-116056 被引量:73
标识
DOI:10.1016/j.enconman.2022.116056
摘要

This work proposes a graded metamaterial-based energy harvester integrating the piezoelectric energy harvesting function targeting low-frequency ambient vibrations (<100 Hz). The harvester combines a graded metamaterial with beam-like resonators, piezoelectric patches, and a self-powered interface circuit for broadband and high-capability energy harvesting. Firstly, an integrated lumped parameter model is derived from both the mechanical and the electrical sides to determine the power performance of the proposed design. Secondly, thorough numerical simulations are carried out to optimize both the grading profile and wave field amplification, as well as to highlight the effects of spatial-frequency separation and the slow-wave phenomenon on energy harvesting performance and efficiency. Finally, experiments with realistic vibration sources validate the theoretical and numerical results from the mechanical and electrical sides. Particularly, the harvested power of the proposed design yields a five-fold increase with respect to conventional harvesting solutions based on single cantilever harvesters. Our results reveal that by bridging the advantages of graded metamaterials with the design targets of piezoelectric energy harvesting, the proposed design shows significant potential for realizing self-powered Internet of Things devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
孝顺的筮完成签到,获得积分10
刚刚
Akim的应助被张宇鑫采纳,获得10
1秒前
1秒前
老的火龙果的应助被自由的鱼采纳,获得10
2秒前
积极电脑完成签到 ,获得积分10
2秒前
峰峰完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
无私匕完成签到,获得积分10
4秒前
苏比努尔发布了新的文献求助10
4秒前
syangZ完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
拆迁办禁言的应助被hao采纳,获得10
7秒前
深情安青的应助被Lima采纳,获得10
7秒前
无私匕发布了新的文献求助10
7秒前
朴素青亦发布了新的文献求助10
7秒前
隐形曼青的应助被maomao采纳,获得10
8秒前
8秒前
10秒前
科研通AI6.4的应助被Freya采纳,获得10
10秒前
Ru发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
英姑的应助被郭泓嵩采纳,获得30
14秒前
14秒前
TSY666完成签到,获得积分10
14秒前
只昂张完成签到 ,获得积分10
15秒前
庾傀斗发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
16秒前
跳跳妈妈完成签到,获得积分10
16秒前
piglet完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
18秒前
空集完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
张宇鑫发布了新的文献求助10
20秒前
流云完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
22秒前
悲伤肉丸完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Biographisches Lexikon der hervorragenden Ärzte der letzten fünfzig Jahre [1880–1930]. Zugleich Fortsetzung des Biographischen Lexikons der hervorragenden Ärzte aller Zeiten und Völker 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7786383
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9325291
关于积分的说明 20403575
捐赠科研通 7375322
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3321674
关于科研通互助平台的介绍 2469662
邀请新用户注册赠送积分活动 2338297