pinturas piezoeléctricas
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Pinturas piezoeléctricas. Nuevas perspectivas y aplicaciones
Ismael Payo Gutiérrez
III Semana de Iniciación a la Investigación Nebrija (del
7 al 11 de junio de 2021)
¿Para qué sirve una pintura?
I I I S E M A N A I N I C I A C I Ó N A L A I N V E S T I G A C I Ó N ( U N I V E R S I D A D N E B R I J A )
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¿Para qué sirve una pintura?
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¿Para qué sirve una pintura?
I I I S E M A N A I N I C I A C I Ó N A L A I N V E S T I G A C I Ó N ( U N I V E R S I D A D N E B R I J A )
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¿Y si …?
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Hagamos magia…
Polímero
(resina)
Aditivos
solvente
Material activo
(polvo piezoeléctrico)
Pintura
piezoeléctrica
+
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PiezoelectricidadDavid Brewster (1824)
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Piezoelectricidad
Familia Curie, Pierre, Jacques, Marie. (1881)
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Turmalina
Cuarzo
Piezoelectricidad
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F
F
+
-
+
-
S = G·V
Efecto inverso
D = K·Efecto directo
¿Cómo funciona la pintura?
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Estructura cristalina asimétrica Dominios de Weiss
PZT (Zirconato titanato de plomo)
¿Cómo funciona la pintura?
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( U N I V E R S I D A D N E B R I J A )1 1
Electrodos
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Electrodos
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¿Cómo funciona la pintura?
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PZT material ferroeléctrico
¿Cómo funciona la pintura?
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+
-
+
-F F
Cambio en el momento dipolar Generación campo eléctrico
¿Cómo funciona la pintura?
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AplicacionesVibraciones estructurales
Y
Salud estructural
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AplicacionesRecuperación de energía
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Aplicaciones
Recuperación de energía
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Mutsuda et al. 2017
Pintura piezoeléctrica
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Posibilidad de cubrir grandes superficies
Se puede aplicar a cualquier superficie
No hace falta adhesivo
Es flexible
No necesita fuente de energía externa
Diferentes propiedades
Ventajas
Baja sensibilidad
Sensibilidad depende de muchos parámetros
No distingue direcciones de deformación
No vale para medidas estáticas
Desventajas
Modelo electromecánico
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Asumiendo:
F = 0
σ3 = 0Dirección de polarización (eje z)
Modelo electromecánico
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Validación experimental
Prototipo experimental
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Validación experimentalPrototipo experimental
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Validación experimental
Experimentos
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Validación experimental
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Validación experimental
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Validación experimental
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Validación experimental
Sensibilidad vs. frecuencia
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Análisis de la sensibilidad
Parámetros que influyen:
- Polarización (campo eléctrico y
tiempo aplicado)
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Análisis de la sensibilidad
Parámetros que influyen:
- % polvo piezoeléctrico
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Análisis de la sensibilidad
Parámetros que influyen:
- Área del electrodo
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Análisis de la sensibilidad
Parámetros que influyen:
- Espesor de la pintura
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Análisis de la sensibilidad
Resumen:
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Pintura piezoeléctrica como generador
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PR = Vp2/(2R) E =
P·t
E =
½CV2
P = f(A,ω,RL,características pintura)
Modelo electromecánico
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Validación experimental
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Tensión eléctrica en el condensador
Validación experimental
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Energía eléctrica almacenada en el condensador
Validación experimental
Energía vs. área de la pintura piezoeléctrica
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Validación experimental
Energía vs. vibración
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Aplicaciones desarrolladas en la UCLM
Dispositivos para la rehabilitación de la mano
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( U N I V E R S I D A D N E B R I J A )4 1
Aplicaciones desarrolladas en la UCLM
Dispositivo para la rehabilitación de la mano
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Aplicaciones desarrolladas en la UCLM
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Dispositivo para la rehabilitación de la mano
Aplicaciones desarrolladas en la UCLM
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Dispositivo para la rehabilitación de la mano
Aplicaciones desarrolladas en la UCLM
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Dispositivo para la rehabilitación de la mano
Aplicaciones desarrolladas en la UCLM
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Plataforma de fuerza para el análisis del paso
Muchas gracias
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