通过双结构设计策略,通过对齐孔隙的压电复合材料提高能量采集性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 收集能源 收集能源
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 多孔压电材料由于其性能,对传感和能量采集具有前景.
• 孔隙性通常会降低压电系数,限制输出电流和功率密度.
• 现有的压电式能源收割机在实现高输出性能方面面临着挑战.

研究的目的:

• 为了提高多孔压电材料的输出电流和功率密度.
• 为了克服由孔隙性引起的减少压电系数的局限性.
• 开发一款具有性能改进的先进压电复合能源收割机.

主要方法:

• 使用双重结构设计构建了一个阵列结构的压电复合能源收割机.
• 在一个多孔的酸酸酸 (BCZT) 陶基质中嵌入银金属颗粒.
• 研究了添加银对介电,铁电和压电性能的影响.

主要成果:

• 最佳的银颗粒添加减少了铁电领域的大小,提高了压电系数和能量收获的优点.
• 阵列结构设计进一步提高了性能.
• 实现了最大输出电压76V,电流340μA,峰值功率密度为0.97mW/cm2.

结论:

• 开发的阵列结构的压电复合材料有效地提高了输出电流和功率密度.
• 微宏结构设计策略为改进多孔压电能量收割机提供了一种可行的方法.
• 收割机成功为多个LED灯泡和商用电子设备供电,证明了其实际适用性.