Modelling of Porous Piezoelectric Material and Potential Applications to Vibration Energy Harvesting

Abstract

Recently, the search of new materials with improved performance, such as higher strength, lower weight, fire resistance, less sensitive to fatigue,... has been fostered and driven by industries such as aerospace, energy, and nuclear. The development of composite materials has been an important step to achieve these goals since it allows the combination of different materials in order to improve the overall performance of the resulting composite. Composites, such as layered woven composites or mixtures, are already heavy used in industry. These composite materials are tailored to improve one or several specific properties, for example higher strength or lower weight. However, composite materials are able not only to improve the existing material properties but also to add new properties. Self-sensing capabilities have drawn significant attention recently due to the increasing requirements of safety and optimization. Self-sensing structures are able to provide information in real time about its current state. Often self-sensing systems are distributed in large structures which poses a problem for the energy supply. Piezoelectric materials have been studied in depth for energy harvesting Contents Abstract iii Declarations v Co-Authorship Statement vii Agradecimientos xvii Acknowledgements xix Motivation xxi Thesis Structure xxiii List of Symbols and Notation xxiv Agradecimientos En 1676, Sir Isaac Newton escribió en una carta dirigida a Robert Hooke: Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes. Se refería a científicos que anteriores habían constituido los cimientos de su trabajo, por ejemplo, Nicolás Copérnico, Galileo Galilei, Johannes Kepler. En estas palabras, se encierra la sabiduría de que buena parte de nuestros logros se deben a los demás, a veces anteriores a nosotros, a veces coetáneos. En mi caso, mis padres, Germán y Paqui, han sido los gigantes que me han protegido y sobre los que he observado el mundo. Ellos me han proporcionado todo lo que he necesitado y todo lo que me ha ayudado a crecer como persona. Han sido mi ejemplo a seguir, en trabajo, ética, moral, comportamiento, etc. Y sus lecciones y consejos estarán siempre en mi memoria. Sólo tengo palabras de gratitud y agradecimiento, por todo lo que habéis hecho por mí y por mis hermanos. Ellos me han ayudado a comprender el mundo y me han dado armas para defenderme. A su lado, soy sólo un niño. Eternamente gracias. No puedo olvidar recordar a mi abuelo Germán, que siempre impulsó en mí el deseo de estudiar y progresar. Su capacidad de trabajo y dedicación a la familia han sido un ejemplo para todos. En estos días, su ausencia se hace aún más amarga. A mis hermanas, Irene e Inma, y hermano Fran, por su cariño. Vosotros sois los únicos motivos que necesito para volver a casa. Al resto de mi familia, mi abuela Irene, mi tío Pedro, mi tía Rosa, mi tía Irene, mi tío Mario, mis primos, Rosa, Ángela, Mario y Nerea. Por me han hecho sentirme parte de algo mayor y que merece la pena. También me gustaría agradecer a todos mis a...