Palabras clave
materiales piezoeléctricos
conversión de energía
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Resumen
En un material piezoeléctrico cualquier acción externa que pueda generar una deformación mecánica puede ser una potencial fuente de energía eléctrica. Este fenómeno se estudia para el desarrollo de dispositivos en la microescala, utilizando como agentes externos, entre otros, la presión hidráulica de un fluido o el propio movimiento del ser humano. Las investigaciones actualmente están dirigidas, por una parte, a la optimización de las propiedades de los materiales que se desarrollan para tales fines, y por otro lado, a la simulación en diferentes escenarios que permitan optimizar los dispositivos a desarrollar. En este trabajo presentamos algunas simulaciones, empleando el método de elementos finitos, para la recolección de energía piezoeléctrica; se presentan los resultados para un piezoeléctrico comercial, PZT-4.
Referencias
[1] H. S. Kim, J.-H. Kim and J. Kim, Int. J. Precis. Eng. Manuf. 12, 1129 (2011).
[2] Ch. R. Bowen, V. Yu, T. Hyunsun and A. Kim, Modern Piezoelectric Energy-Harvesting Materials (Springer International Publishing Switzerland, 2016).
[3] C.R. Bowen, H.A. Kim, P.M. Weaver and S. Dunn, Energy Environ. Sci. 7, 25 (2014)
[4] W. Tian, Z. Ling, W. Yu ID and J. Shi, Appl. Sci. 8, 645 (2018).
[5] Sh. Priya, H.-Ch. Song, Y. Zhou, R. Varghese, A. Chopra, S.-G. Kim, I. Kanno, L. Wu, D. S. Ha, J. Ryu and R. G. Polcawich, Ener. Harvest. Syst. 4, 3 (2017).
[6] P.V. Pavplov, Física del Estado Sólido (Mir. Moscú, 1987).
[7] ANSI/IEEE Standard on Piezoelectricity, IEEE Transactions on ultrasonic ferroelectrics and frequency control 43, 28 (1996).
[8] P. Kumari, M. Lal, Sh. Prakash Rai and R. Rai, Smart Materials for Smart Living, Chapter 7: Piezoelectric electroceramic perovskites and their applications (Nova Science Publisher Inc., 2017).
[9] G. H. Haertling, J. Amer. Ceram. Soc. 82, 797 (1999).
[10] J. Ou-Yang, Z. Benpeng, Y. Zhang, S. Chen, X. Yang and W. Wei, Appl. Phys. A 118, 1177 (2015).
[11] S. Trolier-McKinstry, Sh. Zhang, A. J. Bell and X. Tan, Ann. Rev. Mater. Res. 48, 191 (2018).
[12] M. Chandrasekhar, Y. Govinda Reddy and P. Kumar, J. Elect. Mater. 49, 7238 (2020).
[13] Y. Zhang, M. Xie, J. Roscow, Y. Bao, K. Zhou, D. Zhang and Ch. R. Bowen, J. Mater. Chem. A 5, 6569 (2017).
[14] H. J. Lee, Sh. Zhang, Y. Bar-Cohen and S. Sherrit, Sensors 14, 14526 (2014).
[15] C. Martinelli, A. Coraddu and A. Cammarano, Int. J. Mech. Mater. Des. 19, 121 (2023).
[16] C. Du, P. Liu, H. Yang, G. Jiang, L. Wang and M. Oeser, Materials 14, 1405 (2021).
[17] A. Kumar, R. Kumar, S. Chandra Jain and R. Vaish, RSC Advances 9, 3918 (2019).
[18] Y. Song, J. Energy Eng. 145, 04018076 (2019).
[19] F. Beltrán, Teoría General del Método de los Elementos Finitos, Universidad Politécnica de Madrid, 2014.
[20] J. M. Ramírez, Desarrollo de dispositivos recolectores de energía de fuentes vibratorias, Tesis de Doctorado en Ingeniería, Universidad Nacional del Sur, Argentina, 2019.
[21] F. S. Pascual, Análisis por elementos finitos de piezoeléctricos para la recolección de energía undimotriz, Trabajo Final de Grado, Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño, Universidad Politécnica de Valencia, 2020.
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