隨著柔性電子與智能穿戴設(shè)備在醫(yī)療健康領(lǐng)域的快速發(fā)展,其對長續(xù)航、高能量密度電源的需求也日益增強。溫差發(fā)電器是將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種能量收集裝置,具有清潔、無運動部件等優(yōu)點,可收集人體余熱為智能穿戴設(shè)備持續(xù)地提供電能。然而,現(xiàn)有的穿戴式溫差發(fā)電器功率密度較低,尚不能完全滿足智能穿戴設(shè)備長期供電驅(qū)動的需要;且人體的體表多為曲面,,傳統(tǒng)的剛性溫差發(fā)電器無法實現(xiàn)與皮膚的良好貼合。因此,需要設(shè)計一種柔性好、.功率密度高的穿戴式溫差發(fā)電器,實現(xiàn)智能穿戴設(shè)備的自供能,并通過理論分析、數(shù)值仿真等方法對穿戴式溫差發(fā)電器的傳熱和發(fā)電性能進行研究。為此,本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“體內(nèi)植入式熱電—壓電復(fù)合型柔性微發(fā)電構(gòu)件研究”(編號:51275466)和“智能假肢手物體抓握過程中的滑移產(chǎn)生機理及其檢測技術(shù)研究”(編號:51575485),采用理論建模、數(shù)值仿真與實驗研究相結(jié)合的方式,開展了穿戴式柔性溫差發(fā)電器結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造、熱電臂形狀參數(shù)影響理論建模分析、柔性溫差發(fā)電器熱電耦合數(shù)值仿真、冷端散熱結(jié)構(gòu)熱阻建模分析等方面的研究工作。第1章,闡述了本論文的研究背景與意義,詳細(xì)介紹了國內(nèi)外在穿戴式溫差發(fā)電器設(shè)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

BIIN丁ELLIGENCE曹能穿效設(shè)備市場發(fā)展趨勢Isl

解決上述問題的有效途徑之一是釆用能量收集裝置為智能穿戴設(shè)備供電。目前主要的??能量收集裝置有太陽能電池［１７，２１］、溫差發(fā)電器［１８，２２１、生物燃料電池［１９，２３］與壓電發(fā)電器［２Ｇ，２４］??等，如圖１．２所示，可以分別對光能、人體的熱能、生物質(zhì)能和運動能進行收集并轉(zhuǎn)換為．??電能。其中，溫差發(fā)電器基于熱電材料的塞貝克效應(yīng)［２５］，具有清潔、無運動部件、結(jié)構(gòu)緊??湊等優(yōu)點［２６］，由于人體攝入的能量主要以熱能形式向外界散失［１６］，利用穿戴式溫差發(fā)電器??對人體余熱進行收集轉(zhuǎn)換，理論上可實現(xiàn)智能穿戴設(shè)備的自供能［２７＿３１】。因此，開發(fā)一種便??攜可靠、功率密度高、制造成本低的穿戴式柔性溫差發(fā)電器，具有重要的研究和應(yīng)用價值。??本學(xué)位論文結(jié)合國家自然科學(xué)

ａ＞ｅ??鱷■?＿??圖１．３手表型穿戴式溫差發(fā)電器Ｍ?圖１．４集成在服飾中的穿戴式溫差發(fā)電器Ｗ??（２）柔性溫差發(fā)電器??由于采用柔性的熱電臂或連接電極，穿戴式柔性溫差發(fā)電器能夠吸收變形引入的彎曲??應(yīng)力，使器件在較好地貼合人體皮膚曲面的同時，減少變形或振動沖擊對熱電臂或電極連??接界面的破壞。按照熱電臂在襯底上的排列方式，柔性溫差發(fā)電器可以分為面內(nèi)型??（Ｉｎ－ｐｌａｎｅ）結(jié)構(gòu)和面外型（Ｏｕｔ－ｐｌａｎｅ）結(jié)構(gòu)。面內(nèi)型結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電器中，熱電臂與基底平??面平行，熱電臂為薄膜結(jié)構(gòu)，按照熱流傳遞方向，分為面內(nèi)－水平型結(jié)構(gòu)（圖１．５（ａ））與面??內(nèi)－垂直型（圖１．５（ｂ））；面外型結(jié)構(gòu)溫差發(fā)電器的熱電臂與基底垂直，因此可稱為面外－??垂直型結(jié)構(gòu)，其熱流傳遞方向也與基底垂直，如圖１．５（ｃ）所示。??（ａ）?ｙ???Ｖ?（ｂ）?二（Ｃ）?ｙ?ｈｅａｕａｏｗ??．．■■■■??占。屢／?Ｉ．—…ｉ?＇?－?７??；?；?一?．／？．．．．．－ｒ－７－

【參考文獻】：
期刊論文
[1]碲化鉍基熱電半導(dǎo)體晶體研究[J]. 李小亞,陳炎,郝峰,包曄峰,陳立東.  中國材料進展. 2017(04)

碩士論文
[1]Bi2Te3基熱電模組釬焊連接及工藝優(yōu)化研究[D]. 諶禮群.浙江大學(xué) 2017



本文編號：2894966