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본 연구에서는 hard계와 soft계 PZT를 이용하여 직사각형과 사다리꼴 형태의 IDE 압전 캔틸레버 에너지 하베스터를 제조하여 평가하였다. PZT 후막 시트는 일반적인 테잎캐스팅 방법으로 제조하였으며 그린 시트 위에 길이 (3-3) 모드 구현이 가능한 IDE 패턴과 두께 (3-1) 모드 구현이 가능한 전면전극을 각각 프린팅 한 후 적층하여 동시소성 하였다. 특히, soft계 PZT를 이용하여 제조한 사다리꼴 압전 ...

본 연구에서는 hard계와 soft계 PZT를 이용하여 직사각형과 사다리꼴 형태의 IDE 압전 캔틸레버 에너지 하베스터를 제조하여 평가하였다. PZT 후막 시트는 일반적인 테잎캐스팅 방법으로 제조하였으며 그린 시트 위에 길이 (3-3) 모드 구현이 가능한 IDE 패턴과 두께 (3-1) 모드 구현이 가능한 전면전극을 각각 프린팅 한 후 적층하여 동시소성 하였다. 특히, soft계 PZT를 이용하여 제조한 사다리꼴 압전 캔틸레버 에너지 하베스터가 가장 우수한 적기적 출력 특성을 나타내었다. 에너지 하베스팅 특성은 145 Hz의 공진주파수, 50 ㏀의 부하저항, 1.3 g의 가속도에서 7.5 mW의 높은 출력 전력 밀도를 나타내었으며, 이는 캔틸레버의 부피와 입력가속도를 고려한 normalized power factor로 환산하면 15.8 mW/g2∙cm3에 해당한다. 연구 결과들로부터 압전 캔틸레버 에너지 하베스터 소재로는 soft계 PZT가 더 적합하며, 사다리꼴 형태의 3-3 모드 압전 캔틸레버가 고성능 하베스터의 응용에 더 효율적임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Energy harvesting characteristics of interdigitated electrode piezoelectric cantilever generator which shaped rectangular and trapezoid were developed and evaluated with hard and soft PZT. The PZT laminate film fabricated by a conventional tape casting process was co-fired. A multi-layered electrode...

Energy harvesting characteristics of interdigitated electrode piezoelectric cantilever generator which shaped rectangular and trapezoid were developed and evaluated with hard and soft PZT. The PZT laminate film fabricated by a conventional tape casting process was co-fired. A multi-layered electrode by an interdigitated pattern and a planar pattern and was applied to the PZT laminate in order to implement the longitudinal (3-3) mode and the transverse (3-1) mode, respectively. The energy harvesting performance of soft PZT trapezoidal piezoelectric cantilever driven in longitudinal mode was most excellent. An extremely high output power of 7.5 mW was obtained at a resonant frequency of 145 Hz under load resistance of 50 kΩ and acceleration of 1.3 g. This corresponds to normalized power factor of 15.8 mW/g2∙cm3. Therefore, it is considered that the soft PZT is more suitable and trapezoidal shape with 3-3 mode is significantly efficient for application to high performance piezoelectric cantilever generator.

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