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Dispositivos piezocompósitos inovadores para nanoposicionamento e coleta de energia

Processo: 11/02387-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de maio de 2011 - 31 de outubro de 2013
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
Pesquisador responsável:Emílio Carlos Nelli Silva
Beneficiário:Emílio Carlos Nelli Silva
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Mecatrônica  Nanotecnologia  Pizoeletricidade  Transdutores 

Resumo

Esse projeto de pesquisa visa o desenvolvimento de dispositivos (ou transdutores) piezocompósitos inovadores que consistem essencialmente em estruturas laminadas multi-camadas e em transdutores baseados no conceito MGF (material com gradação funcional) focando aplicações para nanoposicionamento e coleta de energia ("energy harvester"). MGF são materiais que possuem propriedades com gradação contínua ao longo do domínio. Os transdutores piezocompósitos laminados são compostos por camadas de material piezelétrico, metálica e de material compósito (matriz epóxi com fibras de carbono ou de vidro). Os transdutores MGF consistem numa estrutura metálica MGF acoplada (fixada) a uma piezocerâmica. A pesquisa compreende o projeto, simulação, fabricação (em meso escala) e caracterização experimental desses dispositivos. O projeto desses dispositivos é complexo e pode ser obtido através do método de otimização topológica (MOT) que combina algoritmos de otimização e de elementos finitos para projeto de peças com topologia complexa. No caso dos transdutores piezocompósitos laminados a formulação de MOT visa o projeto quase-estático e dinâmico de forma a determinar simultaneamente a localização ótima (topologia) dos materiais nas diversas camadas, o sinal de polarização do material piezelétrico, bem como o ângulo da fibra na camada compósita. No caso dos transdutores piezelétricos MGF a formulação de MOT visa o projeto quase-estático de forma a encontrar simultaneamente sua topologia e gradação ótimas. Em ambos os casos, o objetivo é maximizar deslocamentos em pontos especificados ou a conversão de energia. (AU)

Publicações científicas (9)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
KIYONO, CESAR YUKISHIGUE; NAKASONE, PAULO HENRIQUE; YOO, JEONGHOON; MOTTA MELLO, LUIS AUGUSTO; NELLI SILVA, EMILIO CARLOS. On the optimization of HDD arms with piezoelectric actuation. FINITE ELEMENTS IN ANALYSIS AND DESIGN, v. 88, p. 118-127, OCT 1 2014. Citações Web of Science: 1.
MOTTA MELLO, LUIS AUGUSTO; KIYONO, CESAR YUKISHIGUE; NAKASONE, PAULO HENRIQUE; NELLI SILVA, EMILIO CARLOS. Design of quasi-static piezoelectric plate based transducers by using topology optimization. Smart Materials and Structures, v. 23, n. 2 FEB 2014. Citações Web of Science: 4.
VATANABE, S. L.; PAULINO, G. H.; SILVA, E. C. N. Design of functionally graded piezocomposites using topology optimization and homogenization - Toward effective energy harvesting materials. COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, v. 266, p. 205-218, NOV 1 2013. Citações Web of Science: 17.
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MONTEALEGRE RUBIO, WILFREDO; PAULINO, GLAUCIO H.; NELLI SILVA, EMILIO CARLOS. Analysis, manufacture and characterization of Ni/Cu functionally graded structures. MATERIALS & DESIGN, v. 41, p. 255-265, OCT 2012. Citações Web of Science: 12.
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