Resumen

Un nanogenerador es un nanodispositivo que convierte la energía mecánica ambiental en energía eléctrica. Una de las configuraciones más comunes de un nanogenerador es un nanocompuesto piezoeléctrico, compuesto por matrices verticales de nanocables piezoeléctricos de óxido de zinc (ZnO) encapsulados en una matriz polimérica flexible. El conocimiento de las propiedades elásticas, piezoeléctricas y dieléctricas efectivas del material del nanocompuesto piezoeléctrico es crítico en el diseño de un nanogenerador. En este trabajo, las propiedades efectivas del material de un compuesto piezoeléctrico unidireccional, unimodal y continuo, formado por una fotoresina SU8 como matriz y una matriz vertical de nanohilos de ZnO como refuerzo, se evalúan sistemáticamente utilizando el método de los elementos finitos (MEF). Las simulaciones FEM se llevaron a cabo en elementos cúbicos de volumen representativo (RVEs). Se han considerado cuatro tipos diferentes de disposición de los nanocables de ZnO y tres tamaños de RVEs. La fracción de volumen de los nanohilos de ZnO varía de 0 a un máximo de 0,7. El desplazamiento homogéneo y la carga eléctrica son variables. El desplazamiento homogéneo y el potencial eléctrico se prescriben como condiciones de contorno. Las propiedades del material se evalúan en función de la fracción volumétrica del refuerzo. Los valores obtenidos mediante simulaciones FEM se comparan con los resultados obtenidos mediante la micromecánica Eshelby-Mori-Tanaka. Los resultados demuestran los efectos significativos de la disposición del ZnO, la fracción de volumen de ZnO y el tamaño del RVE sobre las propiedades del material.

• Materias:Análisis electroquímico Nanotecnología Nanopartículas Nanotubos Nanomateriales
• Subjects:Electrochemical analysis Nanotechnology Nanoparticles Nanotubes Nanomaterials
• Palabras claves:nanocables zno, nanogenerador, simulaciones fem, propiedades de los materiales, nanocompuesto piezoeléctrico, elementos cúbicos de volumen representativo, fracción de volumen zno, energía mecánica ambiental, matriz polimérica conforme, compuesto piezoeléctrico continuo
• Keywords:zno nanowires, nanogenerator, fem simulations, material properties, piezoelectric nanocomposite, cubic representative volume elements, zno volume fraction, ambient mechanical energy, compliant polymeric matrix, continuous piezoelectric composite