Improvement in energy conversion of electrostrictive composite materials by new approach via piezoelectric effect: Modeling and experiments

Farhan Rida; Eddiai Adil; Meddad Mounir; Chakhchaoui Nabil; Rguiti Mohamed; Mazroui Mhammed

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Improvement in energy conversion of electrostrictive composite materials by new approach via piezoelectric effect: Modeling and experiments

机译：通过压电效应通过新方法改善电致伸缩材料的能量转换：建模与实验

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This study proposes a new model that couples the piezoelectric and electrostrictive behavior to minimize the polarization power of composite polymer. The development of this model is capable to predict the energy harvesting abilities of an electrostrictive composite. To improve the dielectric permittivity of electrostrictive polymer, the particles of PZT have been incorporated in order to increase the conversion efficiency of the composite. Dielectric characterization tests showed an increase in dielectric permittivity by a factor of 4.5 compared to pure polymer. Experimental measurements of harvested power validate the analytical model and demonstrate a good correlation between the two data. An equivalent of an electrical scheme has been developed, which allows modeling the two behaviors. The harvested power density under low frequency at 2% of strain can reach0.30 mu W/cm(3)for 33% of PZT without the polarization field, including the conversion efficiency becomes higher. The energy harvester property of this material composite has excellent potential for several self-powered applications such as wireless sensor networks and the internet of things.

机译：本研究提出了一个新的模型，将压电和电致伸缩行为耦合起来，以最小化复合聚合物的极化功率。该模型的发展能够预测电致伸缩复合材料的能量收集能力。为了提高电致伸缩聚合物的介电常数，引入了PZT颗粒以提高复合材料的转换效率。介电特性测试表明，与纯聚合物相比，介电常数增加了4.5倍。收获功率的实验测量验证了分析模型，并证明了两个数据之间的良好相关性。已经开发了一种等效的电气方案，可以对这两种行为进行建模。在2%的菌株下，低频下收获的功率密度可以达到0。30μW/cm（3）对于33%的PZT，在没有偏振场的情况下，包括转换效率变得更高。这种复合材料的能量采集器特性在无线传感器网络和物联网等自供电应用中具有极好的潜力。

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来源
《Polymers for advanced technologies》 |2021年第1期|共8页
作者
Farhan Rida; Eddiai Adil; Meddad Mounir; Chakhchaoui Nabil; Rguiti Mohamed; Mazroui Mhammed;
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作者单位

Hassan II Univ Fac Sci Ben MSick Lab Phys Condensed Matter LPMC Casablanca Morocco;

Hassan II Univ Fac Sci Ben MSick Lab Phys Condensed Matter LPMC Casablanca Morocco;

Mohamed el Bachir el Ibrahimi BBA Univ LAS Lab Setif El Anceur Algeria;

Hassan II Univ BGIM Lab Higher Normal Sch ENS Casablanca Morocco;

Polytech Univ Hauts France EA 2443 LMCPA Lab Ceram Mat &

Associated Proc Valenciennes France;

Hassan II Univ Fac Sci Ben MSick Lab Phys Condensed Matter LPMC Casablanca Morocco;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类高分子化合物工业（高聚物工业）;高分子化学（高聚物）;
关键词
electroactive polymers; energy conversion; energy efficacy; material composite;

机译：电活性聚合物;能量转换;能量效能;材料复合材料;

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机译：用于传感器应用的压电和电致伸缩材料。第3卷。

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