Dans ce contexte, l'équipe de recherche de la City University of Hong Kong a développé un tissu composite céramique piézoélectrique tertiaire flexible, perméable et à haut rendement basé sur la méthode sol-gel assistée par gabarit, avec une structure interne à plusieurs étages unique qui peut renforcer efficacement les propriétés mécaniques.
Le tissu composite piézoélectrique est composé d'un squelette en céramique PZT et d'un revêtement P (VDF-TRFe), et un treillis en cuivre est fixé des deux côtés en tant qu'électrodes. Semblable au modèle de tissu utilisé, les fibres céramiques multibrins de niveau submillimétrique qui sont entrelacées constituent le squelette céramique PZT, tandis que les fibres PZT de niveau micron qui composent le faisceau de fibres céramiques sont des structures secondaires. Le film P (VDF-TrFE) revêtu d'une armature en céramique PZT offre de meilleures propriétés mécaniques et piézoélectriques pour le tissu composite piézoélectrique. La structure interne unique des pores à plusieurs étages confère également au tissu une bonne perméabilité à l'air, la perméabilité à l'air pouvant atteindre 45,1 mm / s.
Comparé au composite piézoélectrique traditionnel, le tissu composite piézoélectrique a un module de Young's (0,35 gpa), une résistance à la rupture, un allongement, une ténacité (0,125 MJ / m3) et une énergie de rupture plus élevés dans les propriétés mécaniques. En termes de propriétés piézoélectriques, le tissu est capable de produire une tension en circuit ouvert de 128 V, suffisante pour allumer 75 leds simultanément.
Perméabilité à l'air et propriétés mécaniques de la fibre composite céramique piézoélectrique
Pour évaluer les applications potentielles du tissu composite piézoélectrique dans la surveillance du mouvement humain et la collecte d'énergie, les chercheurs l'ont utilisé comme semelle intérieure pour la semelle d'une chaussure afin de convertir l'énergie générée par la marche humaine en signaux électriques. Lorsqu'il était utilisé comme podomètre, 63 pas ont été enregistrés avec succès en 2 minutes et affichés sur l'écran du téléphone en même temps. Lorsqu'il est utilisé comme dispositif de récupération d'énergie, la tension stockée dans le condensateur augmente à 3,1 V pendant le piétinement de 36 s. L'énergie stockée dans le condensateur peut ensuite être utilisée pour alimenter le compteur électronique, qui peut continuer à fonctionner pendant 16 s.
Dispositif de récupération d'énergie à base de tissu composite piézoélectrique
La recherche de la structure à plusieurs étages de conception de tissu piézoélectrique et la fabrication d'un concept fonctionnel pour améliorer les propriétés piézoélectriques traditionnelles du matériau piézoélectrique fournit un nouveau train de pensée, en même temps, il accorde plus d'attention à la perméabilité à l'air, piézoélectrique, flexibilité et ténacité sur l'équilibre stratégie visant à promouvoir davantage les matériaux fonctionnels dans les dispositifs portables et l'application de l'électronique flexible.
source : Shen Dun Sha Xian
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