Fish-Wearable Piezoelectric Nanogenerator for Dual-Modal Energy Scavenging from Fish-Tailing

纳米发生器 材料科学 压电 电压 能量收集 光电子学 能量(信号处理) 声学 基质(水族馆) 电气工程 复合材料 统计 物理 数学 工程类 海洋学 地质学
作者
Tianyu Sheng,Qipei He,Yudong Cao,Zihao Dong,Yansong Gai,Wenqiang Zhang,Deyuan Zhang,Huawei Chen,Yonggang Jiang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (33): 39570-39577 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsami.3c08221
摘要

Aiming to develop a self-powered bioelectric tag for fish behavioral studies, here we present a fish-wearable piezoelectric nanogenerator (FWPNG) that can simultaneously harvest the strain energy and the flow impact energy caused by fish-tailing. The FWPNG is fabricated by transferring a 2 μm-thick Nb0.02-Pb(Zr0.6Ti0.4)O3 (PZT) layer from a silicon substrate to a spin-coated polyimide film via a novel zinc oxide (ZnO) release process. The open-circuit voltage of the strain energy harvester reaches 2.3 V under a strain of 1% at an ultra-low frequency of 1 Hz, and output voltage of the impact energy harvester reaches a 0.3 V under a pressure of 82.6 kPa at 1 Hz, which is in good agreement with our theoretical analysis. As a proof-of-concept demonstration, an event-driven underwater acoustic transmitter is developed by utilizing the FWPNG as a trigger switch. Acoustic transmission occurs when the amplitude of fish-tailing is larger than a preset threshold. The dual-modal FWPNG device shows the potential application in self-powered biotags for animal behavioral studies and ocean explorations.
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