Non-linear nanoelectromechanical systems for energy harvesting

Abstract

Les Tecnologies de la Informació i la Comunicació (TICs) es troben arreu i experimenten un creixement del 5% cada any amb aplicacions en diverses àrees que comprenen des de la telefonia mòbil al control mèdic de la salut. Les TICs són, en part, responsables de l'extraordinari increment en la quantitat d'informació intercanviada en tot el món contribuint considerablement al que es coneix com la petjada de CO2. Avui dia, es dediquen molts esforços en disminuir dràsticament la potència elèctrica necessària per a la computació d'un bit d'informació amb l'objectiu d'assolir el límit de Landauer que estableix el mínim d'energia requerida en 2.85 zJ: el límit físic per a la unitat d'informació. El ràpid desenvolupament de l'electrònica de baix consum i la seva miniaturització ha obert la porta a la possibilitat de dissenyar tecnologies portàtils i autoalimentades. A més a més, el desenvolupament d'aquest tipus de dispositius representa un punt clau de cara a evitar el recanvi o recàrrega de les bateries convencionals. La recol·lecció d'energia provinent de vibracions mecàniques representa una opció molt atractiva per a l'alimentació d'aquest tipus de dispositius en termes de disponibilitat i densitat de potència. L'objectiu de la present tesi és proporcionar una revisió de l'estat de l'art i trobar noves estratègies per incrementar el rendiment de les tecnologies de recol·lecció d'energia de les vibracions mecàniques. L'increment de la potència generada mitjançant la inducció d'un comportament biestable és estudiat a la micro i a la nanoescala, quan les vibracions presents en l'ambient venen caracteritzades pel seu extens ample de banda i la seva baixa intensitat, en comparació al rendiment proporcionat per les estratègies estàndards basades en l'ús de ressonadors.