摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）作為一種新型的微能源采集器,可以通過收集環(huán)境能量來為物聯(lián)網(wǎng)供能,是一種極具清潔性和可持續(xù)性的發(fā)電方法,具有很好的發(fā)展前景。但由于TENG的工作機(jī)理固有的交流輸出特性,導(dǎo)致在應(yīng)用中必須使用額外的整流電路將其輸出的交流電轉(zhuǎn)換為單向電,這不僅降低了發(fā)電機(jī)向負(fù)載傳遞能量的效率,還使其應(yīng)用過程變得更加復(fù)雜,極大地阻礙了TENG集成化的趨勢。因此,一種能夠直接輸出單向電流,且無需任何整流電路的TENG的研究顯得尤為迫切。本文提出并驗(yàn)證了一種具有單向輸出特性的摩擦納米發(fā)電機(jī)（UC-TENG）的工作原理,突破了傳統(tǒng)TENG固有的交流輸出特性,由此設(shè)計(jì)了三個(gè)典型的UC-TENG裝置,并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用的演示。全文具體研究要點(diǎn)如下:通過引入“側(cè)刷電極”結(jié)構(gòu),將TENG的輸出電流方向固定為單向,提出了UC-TENG的工作原理。通過仿真驗(yàn)證后,基于該原理,設(shè)計(jì)、制備了UC-TENG裝置。通過對所制備裝置的測試與演示,驗(yàn)證了UC-TENG原理的可靠性,展示了其單向輸出特性所具備的優(yōu)勢與潛在應(yīng)用前景。結(jié)合“側(cè)刷懸臂梁”結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)、制備了基于側(cè)刷懸臂梁結(jié)構(gòu)的單向輸出摩擦納米發(fā)電機(jī)（LC-TE... 

【文章來源】： 劉盾 電子科技大學(xué)

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

993-2018年全球一次性能源消費(fèi)體量變化趨勢[3]

第一章緒論3圖1-2大型可再生新能源。(a)太陽能；(b)風(fēng)能；(c)水能；(d)海洋能從古至今，人類在日常生活中利用太陽能進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換的應(yīng)用就非常廣泛，從古代的晾曬食物、圍池曬鹽到如今的溫室大棚、太陽能熱水器，都是對太陽能最直接的應(yīng)用。光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的發(fā)電形式是通過太陽光的熱輻射將水加熱至沸騰后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)工作，產(chǎn)生電能。而人類利用光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)來獲取太陽能，即光伏電池技術(shù)，是起源于1838年，近五十年才日漸盛行的一種新型發(fā)電方式。在發(fā)電過程中，光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)是利用光電半導(dǎo)體薄片直接吸收光子能量并轉(zhuǎn)化為電能輸出，相比于通過光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)發(fā)電，省略了中間的熱能轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，從而使能量轉(zhuǎn)換效率有相對明顯的提高[5-6]。但太陽能發(fā)電在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些暫時(shí)無法解決的問題：不同的天氣、季節(jié)、時(shí)段、地理位置對太陽能的輸出性能影響很大，導(dǎo)致其不穩(wěn)定性高；且太陽能裝置的花費(fèi)較大。這些問題導(dǎo)致太陽能現(xiàn)在的應(yīng)用率還不是很高�？傊�，相對于其他能源，太陽能是最具有可靠性的，且其利用過程非常有可持續(xù)化發(fā)展的特點(diǎn)，很少會(huì)對環(huán)境造成破壞。相信只要人類不斷的革新技術(shù)，太陽能會(huì)是未來非常重要的可以重點(diǎn)開發(fā)的大型能源之一。(2)風(fēng)能風(fēng)能早在兩千多年前就開始被人類應(yīng)用，是一種是極具清潔性的能源。古人曾

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6現(xiàn)象在生活中非常常見：在日常生活中，人與人肢體接觸時(shí)，時(shí)不時(shí)會(huì)被相互電到；在干燥的冬季，人們在更換衣物時(shí)會(huì)經(jīng)常感受到由摩擦起電引起的小火花和“啪啪”的放電聲；在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，很多實(shí)驗(yàn)測試、生產(chǎn)平臺(tái)為了防止摩擦生電導(dǎo)致的電荷積累對儀器、設(shè)備和電路元件產(chǎn)生負(fù)面影響，都需要對平臺(tái)做接地和電場屏蔽，甚至要求相關(guān)人員穿著防靜電服。所以摩擦電一直被人們認(rèn)為是一個(gè)消極的現(xiàn)象，會(huì)給帶來麻煩和困擾，人們也想方設(shè)法來屏蔽、消除它。圖1-3展示了將梳子在和頭發(fā)摩擦后，可以吸引碎紙屑的現(xiàn)象。圖1-3生活中的摩擦起電效應(yīng)其實(shí)早在中國古代，人們就觀察到了一些關(guān)于摩擦起電效應(yīng)的奇怪現(xiàn)象，例如琥珀總是能吸引一些毛發(fā)、碎稻草等輕盈細(xì)小的東西靠近它，讓人覺得非常神奇。所以，琥珀，這種由松樹脂滴落在地上，并經(jīng)過千萬年的演變形成的化石，曾被古代人們賦予了一種神秘色彩，并被視若珍寶。并且古代還有“矛端生火”的書面記載，記錄了一些采用金屬材料制作的矛頭的尖端有時(shí)會(huì)存在向周圍釋放小火花的奇怪現(xiàn)象。但礙于當(dāng)時(shí)科技的落后，人們并沒有找出這種現(xiàn)象發(fā)生的原因。直到公元前585年，古希臘科學(xué)家、米利都學(xué)派的創(chuàng)始人泰勒斯在無意中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過毛衣摩擦后的琥珀能具有一種吸力，能夠吸引羽毛，并由此做了大量實(shí)驗(yàn)觀察和詳細(xì)記錄。雖然他當(dāng)時(shí)認(rèn)為摩擦使琥珀帶上的是磁性，但這確是有記錄以來，人類最開始研究靜電現(xiàn)象。1600年，英國皇家科學(xué)院物理學(xué)家威廉·吉爾伯特對“電”和“磁”做了

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：2999771