基于固態(tài)能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和熱釋電效應(yīng)原理,設(shè)計(jì)并制作了一種光電固態(tài)熱機(jī)系統(tǒng),其固態(tài)工作介質(zhì)是由銀膜、PZT陶瓷薄膜和黃銅薄片組合而成的熱電轉(zhuǎn)換元件,可以實(shí)現(xiàn)光-熱-微機(jī)械變形-電的能量轉(zhuǎn)換與電能輸出。通過構(gòu)造出非均勻熱場的方法來增強(qiáng)能量轉(zhuǎn)換,研究并分析非均勻熱場對(duì)光電固態(tài)熱機(jī)工作特性的影響。熱電轉(zhuǎn)換元件中的PZT陶瓷薄膜具有熱釋電性,會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生電荷。為了保證有持續(xù)的電能輸出,需要對(duì)光電固態(tài)熱機(jī)的能量輸入進(jìn)行頻率調(diào)控,使其溫度隨時(shí)間不斷地變化。為了強(qiáng)化能量轉(zhuǎn)換,基于第三熱釋電效應(yīng)原理,將熱電轉(zhuǎn)換元件表面吸收率設(shè)計(jì)為非均勻分布,所構(gòu)造的熱場也是非均勻的,由此在材料內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力梯度將會(huì)強(qiáng)化能量轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)通過測量輸出電壓來考察熱機(jī)對(duì)于不同非均勻熱場的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在熱電轉(zhuǎn)換元件表面吸收率分布未處理情況下,溫度分布比較均勻;而改變吸收率分布后,溫度分布變得不均勻,存在較大的溫度梯度,構(gòu)造出非均勻熱場。吸收率分布未處理情況和修改吸收率分布情況的溫度都是隨著時(shí)間交替地升高與降低,但是修改吸收率分布后的平均溫度和溫度振幅均高于吸收率分布未處理情況。在等同的輸入功率條件下,雖然高吸收率構(gòu)圖的... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

壓阻熱機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

壓阻熱機(jī)有一個(gè)熱機(jī)梁和一個(gè)彈性梁，當(dāng)通入直流電時(shí)，具并且膨脹，因?yàn)闊釞C(jī)梁具有壓電效應(yīng)，在機(jī)械位移作用下其生的熱功率隨之變化，導(dǎo)致溫度變化并且收縮，因此壓阻熱械功，并且驅(qū)動(dòng)共振器實(shí)現(xiàn)持續(xù)振蕩。圖 1.1 壓阻熱機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，Wang 等人[8]提出一種微型二氧化釩固態(tài)熱機(jī)，蒸汽熱機(jī)與圖 1.2 所示。蒸汽熱機(jī)是利用工質(zhì)從液體到蒸汽的相變過程做功；而二氧化釩固態(tài)熱機(jī)是利用 VO2從 R 相（T>68℃）到 M產(chǎn)生的相變應(yīng)力，從而對(duì)外輸出功。

圖 1.3 熱釋電轉(zhuǎn)換循環(huán)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖 Huang[10]建立一種數(shù)學(xué)模型，通過增加次是制作一種熱釋電材料鋯鈦酸鉛（PZT）與在兩個(gè)彈性層之間時(shí)，次級(jí)熱釋電效應(yīng)對(duì)總T/St 疊層結(jié)構(gòu)中的熱釋電系數(shù)增加超過了 人[11]提出將熱釋電能量轉(zhuǎn)換裝置與納米級(jí)之間的傳熱梯度較小的問題。因?yàn)闊岚迮c冷釋電材料板在熱板與冷板之間振蕩，其溫度。當(dāng)冷熱源溫度分別為 273K 和 388K，，可以獲得 0.2%的效率和 0.84mW/m3的輸?shù)热薣12]設(shè)計(jì)并制作了一種小型熱釋電能量熱激勵(lì)下的熱釋電特性進(jìn)行了理論分析與，PZT 熱釋電陶瓷的表面溫度與輸出電壓輸出電能密度最大可達(dá)到 7.4mJ/cm3。人[13,14]在 PZT 熱釋電片上蝕刻溝槽，全覆

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碩士論文
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