Base de connaissances

Megdich, A.; Habibi, M.; Laperrière, L.; Li, Z.; Abdin, Y. (2024). Advanced 3D-printed PVDF/BT piezoelectric energy harvester with a bio-inspired 3D structure for a self-powered smart mouse. Nano Energy (2024). Vol. 128, Part A, 109876.

Les polymères piézoélectriques tels que le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) présentent une flexibilité, une légèreté, une durabilité et une biocompatibilité remarquables par rapport à leurs homologues en céramique. Cette caractéristique unique les rend particulièrement adaptés à l’exploitation des vibrations mécaniques. Toutefois, les méthodes de fabrication conventionnelles aboutissent principalement à des structures bidimensionnelles (2D) de capteurs d’énergie piézoélectrique (PEHs). Cela limite les contraintes internes et, par conséquent, la tension potentielle de sortie. Cette étude présente une structure tridimensionnelle (3D) innovante et bio-inspirée, fabriquée par modélisation par dépôt en fusion (FDM). Des nanoparticules de titanate de baryum (BT) ont été ajoutées comme charges piézoélectriques pour améliorer les performances du PEH. Le nanocomposite obtenu a été polarisé dans des conditions optimales, atteignant une fraction de phase β de 95,72 %, un coefficient de charge piézoélectrique (d33) de 28 pC/N, et une permittivité de 24,2 à 100 Hz. Une étude paramétrique a été réalisée au moyen d’une analyse numérique, ce qui a permis de mettre au point une configuration structurelle efficace et optimisée. Les excellentes propriétés piézoélectriques du nanocomposite combinées à la structure optimisée ont permis au PEH de générer une tension en circuit ouvert de 30,8 V, ce qui lui permet de charger un condensateur commercial de 1 μF à 25 V en seulement 260 s. Le PEH bioinspiré démontre son application pratique en alimentant un dispositif innovant connu sous le nom de « souris intelligente », mettant en évidence son utilité et son potentiel dans les applications du monde réel.

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