Browse > Article
http://dx.doi.org/10.4150/KPMI.2019.26.2.119

A Comparison Study of Output Performance of Organic-Inorganic Piezoelectric Nanocomposite Made of Piezoelectric/Non-piezoelectric Polymers and BaTiO3 Nanoparticles  

Hyeon, Dong Yeol (School of Materials Science and Engineering, Kyungpook National University)
Park, Kwi-Il (School of Materials Science and Engineering, Kyungpook National University)
Publication Information
Journal of Powder Materials / v.26, no.2, 2019 , pp. 119-125 More about this Journal
Abstract
Piezoelectric energy harvesting technology is attracting attention, as it can be used to convert more accessible mechanical energy resources to periodic electricity. Recent developments in the field of piezoelectric energy harvesters (PEHs) are associated with nanocomposites made from inorganic piezoelectric nanomaterials and organic elastomers. Here, we used the $BaTiO_3$ nanoparticles and piezoelectric poly(vinylidene fluoride) (PVDF) polymeric matrix to fabricate the nanocomposites-based PEH to improve the output performance of PEHs. The piezoelectric nanocomposite is produced by dispersing the inorganic piezo-ceramic nanoparticles inside an organic piezo-polymer and subsequently spin-coat it onto a metal plate. The fabricated organic-inorganic piezoelectric nanocomposite-based PEH harvested the output voltage of ~1.5 V and current signals of ~90 nA under repeated mechanical pushings: these values are compared to those of energy devices made from non-piezoelectric polydimethylsiloxane (PDMS) elastomers and supported by a multiphysics simulation software.
Keywords
Energy harvesting; Piezoelectric; $BaTiO_3$; PVDF; Nanocomposite;
Citations & Related Records
Times Cited By KSCI : 1  (Citation Analysis)
연도 인용수 순위
1 S. Kim, J. H. Son, S. H. Lee, B. K. You, K.-I. Park, H. K. Lee, M. Byun and K. J. Lee: Adv. Mater., 26 (2014) 7480.   DOI
2 S. H. Lee, C. K. Jeong, G.-T. Hwang and K. J. Lee: Nano Energy, 14 (2015) 111.   DOI
3 D. H. Kim, H. G. Yoo, S. M. Hong, B. Jang, D. Y. Park, D. J. Joe, J.-H. Kim and K. J. Lee: Adv. Mater., 28 (2016) 8371.   DOI
4 J. H. Park, H. E. Lee, C. K. Jeong, D. H. Kim, S. K. Hong, K.-I. Park and K. J. Lee: Nano Energy, 56 (2019) 531.   DOI
5 G. J. Aubrecht: Energy, Physical, Environmental, and Social Impact, Pearson Education, London (2006).
6 S. P. Beeby, M .J. Tudor and N. M. White: Meas. Sci. Technol., 17 (2006) R175.   DOI
7 Z. L. Wang: Nanogenerators for Self-powered Devices and Systems, Georgia Institute of Technology, Atlanta (2011).
8 Z. L. Wang and W. Wu: Angew. Chem. Int.,, 51 (2012) 11700.   DOI
9 S. Priya, D. J. Inman: Energy Harvesting Technologies, Springer Science, New York (2009).
10 X. Wang: Nano Energy, 1 (2012) 13.   DOI
11 K.-I. Park, C. K. Jeong, N. K. Kim and K. J. Lee: Nano Convergence, 3 (2016) 12.   DOI
12 K.-I. Park: J. Korean Powder Metall. Inst., 25 (2018) 263.   DOI
13 C. R. Bowen, H. A. Kim, P. M. Weaver and S. Dunn: Energy Environ. Sci., 7 (2014) 25.   DOI
14 C. Dagdeviren, P. Joe, O. L. Tuzman, K.-I. Park, K. J. Lee, Y. Shi, Y. Huangh and J. A. Rogers: Extreme Mech. Lett., 9(Part1) (2016) 269.   DOI
15 C. K. Jeong, S. B. Cho, J. H. Han, D. Y. Park, S. Yang, K.-I. Park, J. Ryu, H. Sohn, Y.-C. Chung and K. J. Lee: Nano Research, 10 (2017) 437.   DOI
16 U. Khan, R. Hinchet, H. Ryu and S.-W. Kim: APL Mater., 5 (2017) 73803.   DOI
17 G.-T. Hwang, V. Annapureddy, J. H. Han, D. J. Joe, C. Baek, D. Y. Park, D. H. Kim, J. H. Park, C. K. Jeong, K.- I. Park, J.-J. Choi, D. K. Kim, J. Ryu and K. J. Lee: Adv. Energy Mater., 6 (2016) 1600237.   DOI
18 J. H. Han, K. M. Bae, S. K. Hong, H. Park, J.-H. Kwak, H. S. Wang, D. J. Joe, J. H. Park, Y. H. Jung, S. Hur, C. D. Yoo and K. J. Lee: Nano Energy, 53 (2018) 658.   DOI
19 D. H. Kim, H. J. Shin, H. Lee, C. K. Jeong, H. Park, G.-T. Hwang, H.-Y. Lee, D. J. Joe, J. H. Han, S. H. Lee, J. Kim, B. Joung and K. J. Lee: Adv. Funct. Mater., 27 (2017) 1700341.   DOI
20 D. Y. Park, D. J. Joe, D. H. Kim, H. Park, J. H. Han, C. K. Jeong, H. Park, J. G. Park, B. Joung and K. J. Lee: Adv. Mater., 29 (2017) 1702308.   DOI
21 Z. L. Wang, J. Song: Science, 312 (2006) 242.   DOI
22 R. Yang, Y. Qin, C. Li, G. Zhu and Z. L. Wang: Nano Lett., 9 (2009) 1201.   DOI
23 S. Lee, S.-H. Bae, L. Lin, Y. Yang, C. Park, S.-W. Kim, S. N. Cha, H. Kim, Y. J. Park and Z. L. Wang: Adv. Funct. Mater., 23 (2013) 2445.   DOI
24 M. B. Khan, D. H. Kim, J. H. Han, H. Saif, H. Lee, Y. Lee, M. Kim, E. Jang, S. K. Hong, D. J. Joe, T.-I. Lee, T.- S. Kim, K. J. Lee and Y. Lee: Nano Energy, 58 (2019) 211.   DOI
25 G. Zhu, R. Yang, S. Wang and Z. L. Wang: Nano Lett., 10 (2010) 3151.   DOI
26 S. Xu, Y. Qin, C. Xu, Y. G. Wei, R. S. Yang and Z. L. Wang: Nature Nanotechnol., 5 (2010) 366.   DOI
27 Y. Hu, Y. Zhang, C. Xu, G. Zhu and Z. L. Wang: Nano Lett., 10 (2010) 5025.   DOI
28 C. E. Chang, V. H. Tran, J. B. Wang, Y. K. Fuh and L. W. Lin: Nano Lett., 10 (2010) 726.   DOI
29 S. Cha, S. M. Kim, H. Kim, J. Ku, J. I. Sohn, Y. J. Park, B. G. Song, M. H. Jung, E. K. Lee, B. L. Choi, J. J. Park, Z. L. Wang, J. M. Kim and K. Kim: Nano Lett., 11 (2011) 5142.   DOI
30 Z. H. Liu, C. T. Pan, L. W. Lin, J. C. Huang and Z. Y. Ou: Smart Mater. Struct., 23 (2014) 025003.   DOI
31 C. K. Jeong, C. Baek, A. I. Kingon, K.-I. Park and S.-H. Kim: Small, 14 (2018) 1704022.   DOI
32 K.-I. Park, S. Xu, Y. Liu, G. T. Hwang, S. J. L. Kang, Z. L. Wang and K. J. Lee: Nano Lett., 10 (2010) 4939.   DOI
33 Y. Qi, N. T. Jafferis, K. Lyons, C. M. Lee, H. Ahmad and M. C. McAlpine: Nano Lett., 10 (2010) 524.   DOI
34 Y. Qi and M. C. McAlpine: Energy Environ. Sci., 3 (2010) 1275.   DOI
35 Y. Qi, J. Kim, T. D. Nguyen, B. Lisko, P. K. Purohit and M. C. McAlpine: Nano Lett., 11 (2011) 1331.   DOI
36 K. I. Park, J. H. Son, G. T. Hwang, C. K. Jeong, J. Ryu, M. Koo, I. Choi, S. H. Lee, M. Byun, Z. L. Wang and K. J. Lee: Adv. Mater., 26 (2014) 2514.   DOI
37 G.-T. Hwang, J. Yang, S. H. Yang, H.-Y. Lee, M. Lee, D. Y. Park, J. H. Han, S. J. Lee, C. K. Jeong, J. Kim, K.-I. Park and K. J. Lee: Adv. Energy Mater., 5 (2015) 1500051.   DOI
38 K.-I. Park, M. Lee, Y. Liu, S. Moon, G. T. Hwang, G. Zhu, J. E. Kim, S. O. Kim, D. K. Kim, Z. L. Wang and K. J. Lee: Adv. Mater., 24 (2012) 2999.   DOI
39 Z. H. Lin, Y. Yang, J. M. Wu, Y. Liu, F. Zhang and Z. L. Wang: J. Phys. Chem. Lett., 3 (2012) 3599.   DOI
40 S. Xu, Y. W. Yeh, G. Poirier, M. C. McAlpine, R. A. Register and N. Yao: Nano Lett., 13 (2013) 2393.   DOI
41 S. H. Shin, Y. H. Kim, M. H. Lee, J. Y. Jung and J. Nah: ACS Nano, 8 (2014) 2766.   DOI
42 K. I. Park, S. B. Bae, S. H. Yang, H. I. Lee, K. Lee and S. J. Lee: Nanoscale, 6 (2014) 8962.   DOI
43 C. Baek, J. H. Yun, H. S. Wang, J. E. Wang, H. Park, K.- I. Park and D. K. Kim: Appl. Surf. Sci., 429 (2018) 164.   DOI
44 J. Lim, H. Jung, C. Baek, G.-T. Hwang, J. Ryu, D. Yoon, J. Yoo, K.-I. Park and J. H. Kim: Nano Energy, 41 (2017) 337.   DOI
45 B. Moorthy, C. Baek, J. E. Wang, C. K. Jeong, S. Moon, K.-I. Park and D. K. Kim: RSC Adv., 7 (2017) 260.   DOI