فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در این مقاله، نانوژنراتور کانتیلور تک‌لایۀ پیزوالکتریک با توانایی تولید ولتاژ خروجی بالا در پاسخ به ارتعاش مکانیکی با استفاده از روش المان محدود به صورت 3 بعدی شبیه‌سازی شد. برای لایة فعال پیزوالکتریک در این نانوژنراتور، مواد پروسکایت PZT، PMN-PT و 3MAPbI به کار برده شد. همچنین با الکترودگذاری اینتردیجیتال برای بهره‌گیری از ضریب پیزوالکتریک طولی 33d در حین ارتعاش خمشی، سازة نانوژنراتور استفاده شده است. این نانوژنراتور متشکل از بستر منعطف پلیمر PET، یک لایة پیزوالکتریک بر روی آن و الکترود طلا ‌است که در ادامه با پلیمر اپوکسی 8  SU-کپسوله شده است. به ‌منظور صحت‌سنجی روش حل نرم‌افزاری نانوژنراتور، نتایج شبیه‌سازی حاضر با دو پژوهش تجربی مقایسه و سپس همگرایی نتایج ولتاژ خروجی با تغییر ابعاد المان‌بندی شبکه بررسی شد. قطبی‌شدگی به وسیلة اعمال ولتاژ بالا به صفحة پیزوالکتریک از طریق الکترودها، توزیع پتانسیل الکتریکی در لایة پیزوالکتریک بعد از اعمال تنش مکانیکی، ولتاژ و توان الکتریکی خروجی در بسامد‏ ارتعاشی و رفتار وابسته به شتاب ( g2-25/0) در پاسخ به بسامد‏ تشدید‏ ارتعاشی شبیه‌سازی شد. بسامد‏ تشدید‏ محاسبه‌شده برای سه مادة پیزوالکتریک پروسکایت PZT، PMN-PT و 3MAPbIبه ترتیب 549 ، 5/560 و 631 هرتز به دست آمد. نتایج محاسبات در این سیستم نشان داد که مادة پیزوالکتریک PZT با الکترودگذاری اینتردیجیتال، بهترین عملکرد نسبت به سایر مواد پیزوالکتریک در پاسخ بسامد‏ی زیر کیلوهرتز برای برداشت انرژی ارتعاشی محیط را دارد.