在本文中我們結(jié)合壓電效應(yīng)與摩擦效應(yīng)的各自特點(diǎn)，提出一種同時(shí)利用壓電電勢(shì)與摩擦電勢(shì)結(jié)合的方法，以獲得一種面向能量采集的，對(duì)環(huán)境友好的低阻抗、高輸出電壓、高輸出功率的復(fù)合薄膜（P-TENG）。具體來(lái)說(shuō)，在該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中我們利用表面具有金字塔狀摩擦結(jié)構(gòu)的PDMS（聚二甲基硅氧烷）薄膜來(lái)增強(qiáng)器件的輸出性能。同時(shí)，我們?cè)诒∧さ闹苽溥^(guò)程中摻入壓電鈦酸鋇納米顆粒（BTO，平均粒徑30nm）和多壁碳納米管（MW-CNT，平均粒徑20nm）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)BTO與MW-CNT的體積比（N）為2：3以及BTO與MW-CNT混合顆粒占PDMS基體的體積比為9%時(shí)，經(jīng)過(guò)加熱就得到具有高電導(dǎo)率、高韌性的壓電-摩擦復(fù)合薄膜。并且通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)其電導(dǎo)率模型符合一元三次方程。并在對(duì)復(fù)合薄膜的極化過(guò)程的研究中，找到了最佳的極化電場(chǎng)、時(shí)間與溫度。進(jìn)一步，我們將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的PET/ITO導(dǎo)電膜作為上電極，鋁箔作為底電極構(gòu)成拱形能量采集器的簡(jiǎn)單模型（2cm*4cm）。在20Hz的最優(yōu)外加頻率下，該能量采集器的峰值電壓可達(dá)22V、短路電流為9μA、電流密度為1.13μ A/cm2。這是僅有摩擦效應(yīng)能量采集器輸出的六倍、... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

BaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)圖

小球代表碳原子，長(zhǎng)條連接物則代lydimethylsiloxane，PDMS)俗稱美國(guó)肌肉材分子聚合物材料[12]；它具有原材料成本不優(yōu)異的特點(diǎn)。通常情況下該材料常溫下為一度升高時(shí)，聚二甲基硅氧烷可以固化為類似藝簡(jiǎn)單，只需配好主劑與固化劑的比例即可透明彈性體。并且可以在零下五十度到二百規(guī)應(yīng)用場(chǎng)合。最重要的是它具有很好的生物聚二甲基硅氧烷的以上這些優(yōu)點(diǎn)，所以選擇壓電材料的有效載體。

經(jīng)過(guò)上節(jié)的討論，在經(jīng)過(guò)BTO與CNT納米顆粒的預(yù)處理后，得到了混合均勻的BTO/CNT混合顆粒，我們將混合顆粒與PDMS溶膠均勻混合后，利用可調(diào)式刮刀涂膜器如圖2.4(b)所示，將混合物均勻涂敷于具有微結(jié)構(gòu)的清潔硅片上，如圖2.3所示硅片表面具有倒金字塔狀的表面結(jié)構(gòu)（采用光刻工藝與濕法工藝制備）。當(dāng)將混合物在真空條件下加熱后撕下，得到最終的具有金字塔狀突起的復(fù)合薄膜，如圖2.4所示為制備復(fù)合薄膜的流程圖。刮刀涂膜器是一種利用簡(jiǎn)單的測(cè)微裝置（微分器）對(duì)膜厚進(jìn)行測(cè)量的裝置。在使用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于BTO/CNTs復(fù)合壓電薄膜制備[J]. 李俊漾,張強(qiáng),臧俊斌,高立波,海振銀,薛晨陽(yáng).  傳感器與微系統(tǒng). 2013(11)
[2]Low-frequency wide-band hybrid energy harvester based on piezoelectric and triboelectric mechanism[J]. HAN MengDi,ZHANG XiaoSheng,LIU Wen,SUN XuMing,PENG XuHua,ZHANG HaiXia.  Science China（Technological Sciences）. 2013(08)
[3]兩種碳材料混合填充聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)電特性及滲流閾值的計(jì)算模型[J]. 劉恩隆,劉煜.  功能高分子學(xué)報(bào). 2011(03)
[4]利用脈沖激光沉積法制備高M(jìn)g摻雜的六方相MgZnO薄膜[J]. 朱德亮,陳吉星,曹培江,賈芳,柳文軍,馬曉翠,呂有明.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2010(02)
[5]0.98Na0.5Bi0.5TiO3-0.02NaNbO3無(wú)鉛壓電陶瓷的極化研究[J]. 呂劍明,范冠鋒,曹建新,劉佳,梁麗鵬.  材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2009(06)
[6]新興尖端技術(shù)——納米發(fā)電機(jī)和納米壓電電子學(xué)[J]. 王中林.  光學(xué)與光電技術(shù). 2009(06)
[7]聚二甲基硅氧烷膜在滲透汽化技術(shù)中的研究進(jìn)展[J]. 由濤,陳龍祥,張慶文,張繼民,洪厚勝.  化工新型材料. 2009(09)
[8]溶膠-凝膠法制備的ZnO∶Al薄膜的表面形貌與導(dǎo)電性[J]. 譚紅琳,孫福來(lái),方來(lái)鵬,鄧德國(guó).  半導(dǎo)體光電. 2009(02)
[9]碳納米管和炭黑在橡膠體系增強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)[J]. 范壯軍,王垚,羅國(guó)華,李志飛,魏飛.  新型炭材料. 2008(02)
[10]射頻磁控濺射生長(zhǎng)C軸擇優(yōu)取向AlN壓電薄膜[J]. 楊保和,徐娜,陳希明,薛玉明,李化鵬.  光電子.激光. 2007(12)



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