DOI:10.1177/1528083720926493
本研究介紹了一種基于電紡聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維行走能量收集應用的壓電納米發電機的實驗表征和有限元研究。使用PiezoTester在低頻循環沖擊下對納米發電機裝置的壓電響應進行了實驗評估。然后對沖擊試驗進行模擬，并將獲得的實驗施加力-時間曲線作為沖擊器外力實施到有限元模型中。在此基礎上，引入一種新的迭代有限元模擬方法來測定PVDF納米纖維的壓電性能，以避免重復實驗。將實驗電壓-時間與從優化有限元模型獲得的電壓時間進行比較，數值曲線與實驗曲線吻合較好。以PVDF納米纖維納米發電機集成泡沫(PNIF)為例，模擬了其在鞋墊中作為能量采集器的應用。然后建立了有效的有限元模型，優化了PNIF的彈性模量，以達到人類行走過程中能量采集器的最大效率。結果表明，在211.27 kPa的PNIF模量下，能量采集效率最高，可產生15.1 V。上述研究結果為制鞋業中的可穿戴式能量收集裝置建立了工業規模的工程設計規則。
