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，提出一種同時利用壓電電勢與摩擦電勢結(jié)合的方法，以獲得一種面向能量采集的，對環(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）。具體來說，在該結(jié)構(gòu)的設(shè)計過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）薄膜來增強(qiáng)器件的輸出性能。同時，我們在薄膜的制備過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）。實驗發(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，經(jīng)過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。并且通過擬合實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)其電導(dǎo)率模型符合一元三次方程。并在對復(fù)合薄膜的極化過程的研究中，找到了最佳的極化電場、時間與溫度。進(jìn)一步，我們將經(jīng)過預(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、... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

BaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)圖

小球代表碳原子，長條連接物則代lydimethylsiloxane，PDMS)俗稱美國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。通常情況下該材料常溫下為一度升高時，聚二甲基硅氧烷可以固化為類似藝簡單，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，所以選擇壓電材料的有效載體。

經(jīng)過上節(jié)的討論，在經(jīng)過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單的測微裝置（微分器）對膜厚進(jìn)行測量的裝置。在使用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3245484