柔性能量收集微器件电/热/力多场耦合下失效及寿命评估

基本信息
批准号:11402135
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:马寅佶
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈航,陈颖,欧大鹏,刘方盛
关键词:
能量收集微器件疲劳电/热/力多场耦合健康检测柔性电子
结项摘要

The mechanical energy can be changed into electrical energy by the flexible piezoelectric energy harvesting micro-devices, which provides a new method to solve the energy problem for the implantable medical devices. The flexible piezoelectric energy harvesting micro-devices are suffered by the multi-field coupled interactions, such as humoral corrosion, alternating large deformation loading, electrochromic heat generating and so on. In the long-term multi-field coupled fatigue loadings, the structural fatigue failure will occur, which will reduce electro-mechanical conversion efficiency and the supply voltages for the implantable medical devices. The research object of this project is the flexible piezoelectric energy harvesting micro-device, which is focused on the study of the electro-thermo-mechanical multi-field coupled fatigue failure to improve the life and the electro-mechanical conversion efficiency of the flexible piezoelectric energy harvesting micro-devices. First, this project will establish the progressive damage theory of the electro-thermo-mechanical coupled fatigue failure. Then an evaluation method is proposed to inverse deformation and damage of the structure from the thermal or electrical signals. Finally, the reliable health monitoring and life assessment techniques for the flexible piezoelectric energy harvesting micro-devices are developed. These research results will provide reliable experimental evidence and theoretical basis for achieving clinical application of the flexible piezoelectric energy harvesting micro-devices.

柔性压电能量收集微器件可通过将生物体内的机械能转换为电能,为植入式医疗器件能量问题的解决提供了新的思路。柔性压电能量收集微器件在生物体内受到体液腐蚀、大变形交替载荷、电致发热等多场耦合交互作用,在长期多场耦合疲劳载荷作用下,结构易发生疲劳失效,降低力电转换效率,造成植入式医疗器件供电电压降低,影响植入式医疗器件的正常工作。本项目以柔性压电能量收集微器件为研究对象,以电/热/力多场耦合疲劳失效问题为研究重点,以提高柔性压电能量收集微器件的使用寿命及力电转换效率为目标,建立适用于大变形屈曲下的电/热/力多场耦合疲劳渐进损伤失效理论,结合微尺度实验技术,提出一套从热/电信号反演结构变形损伤的评价方法,开发可靠的柔性压电能量收集微器件健康监测及寿命评估技术。本项目的研究成果将为柔性压电能量收集微器件实现在生物体内的临床应用提供可靠的实验依据及理论基础。

项目摘要

柔性压电能量收集微器件可通过将生物体内的机械能转换为电能,为植入式医疗器件能量问题的解决提供了新的研究思路。柔性压电能量收集微器件在生物体内受到体液腐蚀、大变形交替载荷、电致发热等多场耦合交互作用,长期处于多场耦合疲劳载荷作用下,其结构易发生疲劳失效,降低力电转换效率,造成植入式医疗器件供电电压降低,影响植入式医疗器件的正常工作。本项目以柔性压电能量收集微器件为研究对象,以电/热/力多场耦合疲劳失效问题为研究重点,以提高柔性压电能量收集微器件的使用寿命及力电转换效率为目标,建立适用于大变形屈曲下的电/热/力多场耦合疲劳渐进损伤失效理论,结合微尺度实验技术,提出一套从热/电信号反演结构变形损伤的评价方法,开发可靠的柔性压电能量收集微器件健康监测及寿命评估技术。本项目的研究成果将为柔性压电能量收集微器件实现在生物体内的临床应用提供可靠的实验依据及理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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