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Résumé Les récupérateurs d'énergie piézoélectriques (PEHs) ont suscité une attention considérable en raison de leur capacité unique à convertir l'énergie mécanique ambiante en énergie électrique. Ces dispositifs sont largement utilisés dans de nombreuses applications telles que la technologie portable, le suivi de la santé des structures et les systèmes d'énergie renouvelable. Dans ce travail, une approche novatrice qui intègre de manière transparente des métastructures arbitraires dans la couche de substrat des PEHs à poutre cantilever est présentée. La performance correspondante de chaque conception de PEH est évaluée via un modèle d'éléments finis validé expérimentalement. Il s'agit de la première étude systématique visant à explorer des métastructures 3D avec diverses configurations de cellules unitaires, nombres de cellules unitaires et niveaux de porosité. Comparé aux conceptions de PEH existantes, la mise en œuvre d'une métastructure auxétique 3D avec une conception de cellule unitaire à 85 % de porosité peut démontrer un renforcement substantiel de la puissance de sortie, atteignant 48,16 mW, et une densité de puissance normalisée (NPD) élevée de 2,1131 µW mm −3 g −2 Hz −1 . Les résultats montrent qu'il existe des exigences concurrentes pour améliorer la performance des PEHs. D'une part, une faible rigidité de métastructure est préférée pour atteindre une haute puissance de sortie à basse fréquence de résonance. D'autre part, des conceptions de métastructures avec une faible rigidité peuvent induire une distorsion excessive dans la couche de substrat, entraînant une perte d'énergie mécanique. Ce mécanisme de déformation affecte défavorablement l'efficacité de conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique. Des lignes directrices détaillées pour la conception et la fabrication de PEHs haute performance sont discutées dans ce travail.
Zhao et al. (Mar,) ont étudié cette question.