Flexoelectric periodic structures for fluid transport and energy harvesting
Project goals
The project is aimed at exploitation of the flexoelectricity phenomenon to design periodic porous structures used for energy harvesting or fluid transport due to time-space actuation by electric field. A methodology will be developed to optimize topology and geometry of microstructures composed of dielectric, piezoelectric, and metallic materials. Multiscale mathematical modelling and experiments on 3D printed locally polarized samples will enable to explore theoretical possibilities and real limitations of such flexoelectric periodic structures functionality, especially local polarization production due to deformation concentration in response to dynamic fluid-structure interaction at the pore level. Macroscopic models capturing these phenomena will be developed by the higher order homogenization while respecting geometrical nonlinearities. Algorithms for reducing the computational complexity of multiscale numerical models will be proposed. For 3D printing of flexoelectric porous composites, techniques based on simultaneous localized polarization will be developed.
Keywords
flexoelectricitypiezoelectric compositeshigher gradient continuumenergy harvestingfluid transport in porous structures3D printlarge deformationhomogenizationmultiscale computational modellingsensitivity analysisoptimizationdynamic experiments
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202300001
Main participants
Západočeská univerzita v Plzni / Fakulta aplikovaných věd
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
23-06220S
Alternative language
Project name in Czech
Flexoelektrické periodické struktury pro transport tekutin a sběr energie
Annotation in Czech
Projekt se zabývá využitím flexoelektrického jevu pro návrh periodických porézních struktur umožňující účinný sběr mechanické energie nebo transport tekutin díky časoprostorové aktuaci takových struktur elektrickým polem. Vznikne metodika optimalizace vhodného geometrického uspořádání mikrostruktur s piezoelektrickými a jinými dielektrickými, či kovovými komponentami. Skloubením víceškálového matematického modelování a experimentu s 3D tištěnými lokálně polarizovanými vzorky budou zkoumány teoretické možnosti i reálná omezení funkčnosti takových flexoelektrických struktur, především vliv lokální koncentrace deformace na vznik polarizace a vazba na dynamickou interakci s tekutinou v pórech. Pro víceškálový popis těchto jevů budou homogenizací vyšších řádů odvozeny makroskopické modely respektující geometrické nelinearity a navrženy algoritmy pro redukce výpočetní náročnosti numerických modelů. Metodika 3D tisku kompozic bude upravena pro lokalizovanou polarizaci tištěných porézní struktur.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2023
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Apr 9, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
8,280 thou. CZK
Public financial support
7,828 thou. CZK
Other public sources
388 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 280 CZK thou.
Public support
7 828 CZK thou.
94%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Applied mechanics
Solution period
01. 01. 2023 - 31. 12. 2025