纳米科学: 小型能量收集器显示出的影响！

纳米科学: 小型能量收集器显示出的影响！

随着技术应用的增加，纳米级设备的生产急剧增加，但是纳米级系统功能的主要缺点是它们需要同样小的能源.

为满足这一需求，伊朗阿瓦兹Shahid Charmran大学的Hamid Foruzande，Ali Hajnayeb和Amin Yaghootian在纳米级上模拟了新型压电能量收集器（PEH）技术. 在本周AIP Advances上发表的最新文章中，研究小组确定了小尺寸如何影响非线性振动和PEH电压采集.

压电材料通过施加机械应力来发电，并用于从手机到超声换能器的各种应用. 这种电也可以由振动引起的应力产生，科学家可以制造PEH. 这些PEH可以小型化至微米或纳米级，并与纳米级设备结合使用.

“如今，对新型微型无线传感器的需求正在增长. 这些MEMS（微电子机械系统）或NEMS（纳米电子机械系统）传感器通常需要其尺寸的电源. ” Hajnayeb说.

压电能量收集是一种众所周知的过程能量收集器，用于将环境中可用的能量转换为可以为小型电子设备供电的能量. 传统上，这已用于产生自给自足的能源供应. 由于替换小型能源系统的复杂性，纳米级设备非常自给自足.

PEH由于其相对简单的结构，更高的能量密度和易于按比例缩小的能力而在纳米级应用中变得越来越受欢迎. 宏观模型已被广泛研究，并为产生纳米级模型提供了坚实的基础. Foruzande，Hajnayeb和Yaghootian正在利用这些自适应特性，并基于非局部弹性理论生成纳米级PEH模型.

“有必要将这一理论应用于纳米级的其他系统以及使用压电材料的纳米级传感器能量收集器，” Hajnayeb说. “它们具有与本文中所用的相同的管理理论. ”

研究小组根据非局部弹性理论研究了非线性振动和电压，该理论指出，点的应力取决于点周围区域的应变. 利用这一理论，他们可以通过简单的解导出非线性运动方程. 他们的结果表明，增加纳米束尖端的质量并增加比例因子将增加产生的电压和振动幅度，从而增加能量输出.

对微米级和纳米级PEH的建模也可以揭示尺寸效应对其预期输出的影响. 研究人员发现，在比较宏观和微观PEH时，忽略尺寸的错误非常明显. 忽略各种尺寸效应会导致PEH振动的估计值降低.

由于其广泛的应用，纳米传感器技术正成为科学界的一种流行商品. 随着在医学，工程，物理和其他领域的应用，纳米技术可以受益于稳定能源的使用，例如这些新近建模的PEH.

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