用BiFeO₃膜和动态放大器用于冲动力的压电MEMS振动能量收割器

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 收集能源 收集能源
• 微电子机械系统 (MEMS) 是一种微电子机械系统.

背景情况:

• 响应压电振动能量收获器 (pVEH) 对于恒定频率是有效的,但与现实世界的随机振动作斗争.
• 这种限制阻碍了pVEH在各种环境中的实际应用.

研究的目的:

• 为了提高基于非共振微电子机械系统的pVEHs (MEMS-pVEHs) 的输出功率,用于随机振动环境.
• 研究使用冲动力和动态放大器 (DM) 来增强功率.
• 使用无BiFeO3 (BFO) 作为压电材料,以改善能量转换.

主要方法:

• 开发一个包含动态放大器 (DM) 的两度自由度系统.
• 使用无BiFeO3 (BFO) 的压电薄膜制造一个MEMS-pVEH.
• 在各种冲动力持续时间下测试机电性质.

主要成果:

• 集成DM显著放大了基于BFO的MEMS-pVEH的输出能量.
• 输出能量从0.17 nJ/G^2增加到3.97 nJ/G^2,相当于增长了23.8倍.
• 德米证明有效地促进了在冲动激发下能量转换.

结论:

• 一个简单的动态放大器 (DM) 可以大幅增加非共振MEMS-pVEH的输出能量.
• 无BiFeO3 (BFO) 是一种适用于高性能压电能收获的可行材料.
• 这种方法为从随机振动中实际收集能量提供了一个有希望的解决方案.