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, Vol. 128, Part A, September 2024, 109876.

Les polymères piézoélectriques tels que le poly(vinylidène fluorure) (PVDF) présentent une flexibilité remarquable, une légèreté, une durabilité et une biocompatibilité supérieures à celles de leurs homologues céramiques. Cette caractéristique unique les rend particulièrement adaptés à la récolte des vibrations mécaniques. Cependant, les méthodes de fabrication conventionnelles aboutissent principalement à des structures de récupérateurs d’énergie piézoélectriques (PEHs) bidimensionnelles (2D). Cela confine le stress interne et, par conséquent, limite leur potentiel de sortie en tension. Cette étude présente une structure tridimensionnelle (3D) innovante inspirée du biomimétisme, réalisée par modélisation par dépôt de filament fondu (FDM). Des nanoparticules de titanate de baryum (BT) ont été ajoutées en tant que charges piézoélectriques pour améliorer les performances du PEH. Le nanocomposite obtenu a été polarisé dans des conditions de polarisation 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 par le biais d’une analyse numérique, aboutissant à une configuration structurelle efficace et optimisée. Les excellentes propriétés piézoélectriques combinées du nanocomposite avec la structure optimisée ont permis au PEH de générer une tension à vide de 30,8 V, lui permettant 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 avant son utilité et son potentiel dans des applications concrètes.

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