Fractal Mechanics of Stretchable Piezoelectrics for Mechanical Energy Harvesting

用于机械能量收集的可拉伸压电体的分形力学

基本信息

  • 批准号:
    1400169
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-05-15 至 2019-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This investigation will produce wearable renewable power sources that will eliminate or reduce (1) waste streams associated with battery disposal/recycling in personal/wearable systems and (2) surgical procedures required for battery replacement in implantable electronics. A strong education program, tightly coupled to research, will train students to become next-generation leaders on sustainable energy. The education program includes 1) involvement of a large number of undergraduate students in research, which reflects the strong appeal of this research to the younger generation; 2) development of courses related to mechanics design of energy harvesting; and 3) strong outreach activities to K-12, college students, and general public. This stretchable mechanical energy harvester is expected to serve as a compelling tool for introducing the public to the STEM fields, such as through interactive museums display.The research objective of this award is to combine the advanced engineering design principles and basic research on fundamental aspects in materials, mechanics and manufacturing to develop personal-scale sources of renewable power, which will play critical roles in the sustainable growth of personal/wearable electronics and implantable biomedical components, both of which are quickly emerging as key support technologies for the rapid, global expansion of an aging population. The specific systems involve high performance, stretchable mechanical energy harvesters, capable of mounting on nearly any surface (e.g., glass, paper, biological tissues, textiles, automotives, building structures) in nearly any configuration (e.g. flat, curved, dynamically deformed) and at nearly any scale (e.g. micro to macro). Studies conducted under this award will develop enabling technologies, and optimize the system to realize the specified performance goals such as high-areal coverage, large stretchability, and precise control of strains in devices.
这项研究将生产可穿戴式可再生电源,从而消除或减少(1)与个人/可穿戴系统中的电池处置/回收相关的废物流,以及(2)植入式电子产品中电池更换所需的外科手术。 与研究紧密结合的强大教育计划将培训学生成为可持续能源领域的下一代领导者。 教育计划包括1)大量本科生参与研究,体现了这项研究对年轻一代的强大吸引力; 2)能量收集力学设计相关课程的开发; 3) 针对 K-12、大学生和公众开展强有力的外展活动。 这种可拉伸的机械能量采集器有望成为向公众介绍 STEM 领域的引人注目的工具,例如通过互动博物馆展示。该奖项的研究目标是将先进的工程设计原理和基础方面的基础研究结合起来材料、机械和制造,开发个人规模的可再生能源,这将在个人/可穿戴电子产品和植入式生物医学组件的可持续增长中发挥关键作用,这两者都正在迅速成为快速全球扩张的关键支持技术人口老龄化。 特定系统涉及高性能、可拉伸机械能量收集器,能够以几乎任何配置(例如平面、弯曲、动态变形)安装在几乎任何表面(例如玻璃、纸张、生物组织、纺织品、汽车、建筑结构)上,并且几乎任何规模(例如微观到宏观)。 该奖项下进行的研究将开发支持技术,并优化系统以实现指定的性能目标,例如大面积覆盖、大拉伸性和设备应变的精确控制。

项目成果

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