p A produção de dispositivos em nanoescala aumentou drasticamente com o aumento das aplicações tecnológicas, no entanto, uma grande desvantagem para a funcionalidade dos sistemas nanométricos é a necessidade de um recurso de energia igualmente pequeno. p Para atender a essa necessidade, Hamid Foruzande, Ali Hajnayeb e Amin Yaghootian da Universidade Shahid Charmran de Ahvaz, no Irã, têm modelado uma nova tecnologia de colheitadeira de energia piezoelétrica (PEH) em escala nano. Em seu artigo recente, publicado esta semana em AIP Advances , a equipe determinou como as dimensões em pequena escala afetam as vibrações não lineares e a coleta de tensão de PEH.

p Materiais piezoelétricos geram eletricidade a partir da aplicação de tensão mecânica, e são utilizados em tudo, desde telefones celulares a transdutores ultrassônicos. Esta eletricidade também pode ser gerada por tensões induzidas por vibração, permitindo que os cientistas criem PEHs. Esses PEHs podem ser miniaturizados até um tamanho micro ou nanométrico e usados ​​em conjunto com dispositivos em escala nanométrica.

p "Hoje em dia, a necessidade de novos sensores sem fio miniaturizados está crescendo. Esses sensores MEMS [sistemas microeletromecânicos] ou NEMS [sistemas nanoeletromecânicos] geralmente requerem uma fonte de energia de seu tamanho, "Hajnayeb disse.

p A coleta de energia piezoelétrica é um processo bem conhecido para converter a energia disponível em um ambiente em energia que pode alimentar pequenos dispositivos elétricos. Tradicionalmente, isso tem sido usado para gerar um suprimento de energia autossuficiente. A autossuficiência é altamente desejável para dispositivos em escala nanométrica devido à natureza complicada de substituir pequenos sistemas de energia.

p Os PEHs estão ganhando popularidade para aplicações em nanoescala devido às suas estruturas relativamente simples, densidades de energia mais altas e capacidade de serem facilmente reduzidas. Os modelos em escala macro foram amplamente estudados e forneceram um ponto de base forte para a produção de modelos em escala nanométrica. Foruzande, Hajnayeb e Yaghootian estão aproveitando essas qualidades adaptáveis ​​e geraram modelos de PEH em nanoescala baseados na teoria da elasticidade não local.

p “É necessário usar essa teoria para outros sistemas em nanoescala e também os sensores em nanoescala, que usam materiais piezoelétricos, "Hajnayeb disse." Eles têm a mesma teoria de governo que usamos em nosso artigo. "

p A equipe de pesquisa estudou vibrações não lineares e voltagem com base na teoria da elasticidade não local, que afirma que uma tensão de ponto é dependente da deformação em uma região em torno desse ponto. Usando esta teoria, eles poderiam derivar equações não lineares de movimento com soluções diretas. Seus resultados mostraram que adicionar uma massa de ponta de nano feixe e aumentar o fator de escala aumentaria a voltagem gerada e a amplitude de vibração, aumentando assim a produção de energia.

p A modelagem de PEHs em escala micro e nano também foi capaz de revelar quais os efeitos do tamanho do impacto na produção que eles poderiam esperar. Os pesquisadores descobriram que o erro de negligenciar o tamanho é significativo ao comparar macro e micro PEHs. Negligenciar vários efeitos de tamanho resultou em estimativas mais baixas de vibrações de PEH.

p A tecnologia de sensores em nanoescala está se tornando um produto importante na indústria científica devido às suas aplicações expansivas. Com aplicações na medicina, Engenharia, física e muito mais, a nanotecnologia tem muito a ganhar com o uso de uma fonte de energia estável, como esses PEHs recém-modelados.