Wide-bandwidth piezoelectric energy harvester with polymeric structure
Notice bibliographique
Résumé
A polymer based energy harvester with wide bandwidth is designed, fabricated and tested in this work. A polymer based structure has a lower resonance frequency compared to a silicon based structure with the same dimensions due to the much lower stiffness of polymeric materials. Therefore, a polymeric energy harvester is more useful for situations with lower ambient vibration frequencies. Aluminum nitride pads are fabricated on an SU-8 membrane to convert mechanical vibration of the membrane to electrical voltage. A new and scalable microfabrication process flow is proposed to properly fabricate piezoelectric layers on SU-8 structures. The nonlinear stiffness due to the stretching strain in the membrane provides a wider harvestable frequency bandwidth than conventional linear oscillators. Wideband energy harvesters are more useful for practical applications due to uncontrollable ambient vibration frequency. The load-deflection equation of the device is calculated using finite element simulation. This equation is then used in an analytical solution to estimate the nonlinear effect of the structure. A bandwidth of ~146 Hz is obtained for the fabricated device and a maximum open circuit voltage of 1.42 V, maximum power of 1.37 µ W, and power density of 3.81 µ W cm −2 were measured at terminal load of 357.4 k Ω under an excitation acceleration of 4 g. A power output of 10.1 µ W and power density of 28.1 µ W cm −2 was estimated using a synchronized switch harvesting on interface (SSHI) electrical interface with electrical quality factor of 5. In addition, the lumped element model has been employed to investigate the scaling effect on a polymeric circular diaphragm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».