Piezoelectric energy harvesting in an acoustic metamaterial cavity

This work represents a quasi-experimental research on acoustic metamaterials. It describes a new class of materials with unusual properties that can be engineered using existing materials for usual properties. It investigates a particular engineered application in the energy harvesting field. This work specifically explains the physical influence of the piezoelectric bimorph plate placed inside a metamaterial cavity on the sound pressure level from the theoretical point of view. Then simulations based on this system have been done with COMSOL Multiphysics to predict the optimal position of the piezoelectric bimorph plate inside a double-walled metamaterial cavity and to detect its physical influence on amplification efficiency and resonant behavior of the cavity. Results will be showed and discussed. Moreover, this work describes applications of acoustic metamaterials inside industrial, biomedical, civil and automotive contexts.

Questo lavoro rappresenta una ricerca semi-sperimentale sui metamateriali acustici. Descrive una nuova classe di materiali con proprietà inusuali che possono essere ingegnerizzati utilizzando materiali esistenti per le consuete proprietà. L'indagine è rivolta ad una particolare applicazione ingegnerizzata nel campo del recupero di energia. Questo lavoro spiega espressamente l'influenza fisica di una doppia piastra piezoelettrica posta all'interno di una cavità metamateriale, sul livello di pressione sonora dal punto di vista teorico. Successivamente diverse simulazioni basate su questo sistema sono state fatte utilizzando il software COMSOL Multiphysics, per prevedere la posizione ottimale della piastra piezoelettrica all'interno di una cavità metamateriale a doppia parete, e per rilevare la sua influenza fisica sull'efficienza di amplificazione e sul comportamento risonante della cavità. I risultati saranno mostrati e discussi. Inoltre, questo lavoro descrive alcune applicazioni dei metamateriali acustici all'interno di contesti industriali, biomedici, civili e automobilistici.