隨著微電子技術(shù)和無線通訊技術(shù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸觸及到世界的每個(gè)角落。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及也得益于微電子器件的功耗不斷降低,但是為數(shù)量巨大且分布十分廣泛的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)仍然是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。如果依靠傳統(tǒng)的電能供給方案,如電纜或者電池,受限于環(huán)境或者成本限制,是無法滿足它的需求。而因地制宜的利用環(huán)境中存在的能量（如水能、太陽能、熱能等）,通過新型能源收集技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能的穩(wěn)定供給是一個(gè)可行的方案。摩擦納米發(fā)電機(jī)（Triboelectric nanogenerator,TENG）自王中林院士課題組首次研制成功以來,作為一種新型綠色能源收集技術(shù),吸引了廣泛的關(guān)注。摩擦發(fā)電機(jī)技術(shù)是通過不同材料之間的接觸引起電荷轉(zhuǎn)移,進(jìn)而形成可變電場(chǎng),驅(qū)動(dòng)電路中的電荷移動(dòng)而形成電流。摩擦納米發(fā)電機(jī)具有成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單,材料來源廣泛等優(yōu)點(diǎn),可以有效收集水能、風(fēng)能、海洋能和生物能等。然而,摩擦納米發(fā)電機(jī)也存在輸出性能易受環(huán)境影響,自身內(nèi)阻較大,輸出電流低等需要解決的問題。本文通過將摩擦納米發(fā)電機(jī)與電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)結(jié)合,設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)的復(fù)合發(fā)電器件。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境機(jī)械能更高的轉(zhuǎn)換效率,文中不僅... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

柔性結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)

安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1.2垂直接觸分離式摩擦納米發(fā)電機(jī)工作原理示意圖（a）開路電壓的變化情況（b）短路電流的變化情況（2）水平滑動(dòng)式：2013年，WangSilong等人成功設(shè)計(jì)了水平滑動(dòng)式的摩擦納米發(fā)電機(jī)[37]。它們使用了經(jīng)過表面修飾的聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene,PTFE）薄膜和尼龍（Nylon）薄膜作為摩擦材料。如圖1.3和圖1.4所示，在初始狀態(tài)，兩種聚合物材料完全重合，由于接觸起電會(huì)導(dǎo)致它們分別帶上正負(fù)電荷。而由于聚合物材料良好的絕緣性能，短時(shí)間內(nèi)的表面電荷數(shù)量不會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)由于外界作用，上平板開始向右滑動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致兩板的相互接觸面積減小，同時(shí)分離的電荷會(huì)導(dǎo)致上平板的電勢(shì)高于下平板，在電勢(shì)差的作用下，電子將從下電極流到上電極以抵消摩擦電荷產(chǎn)生的電勢(shì)差。產(chǎn)生的電子流動(dòng)會(huì)一直持續(xù)到上下平板完全分開。隨后，當(dāng)上平板重新向左滑動(dòng)時(shí)，各自的表面電荷由于該摩擦材料的絕緣性會(huì)持續(xù)存在。為了保持靜電平衡，電荷會(huì)通過外部負(fù)載從上電極流回下電極，形成與之前反方向的電流。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，向左滑動(dòng)和向右滑動(dòng)是對(duì)稱的，隨著運(yùn)

第一章緒論6動(dòng)的循環(huán)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱的交流電流峰。該器件的輸出電壓達(dá)到了1300V，輸出功率密度也有5.3W/m2�；瑒�(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)不僅可以采集平面直線運(yùn)動(dòng)的能量，還可以采集旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的能量。與垂直接觸-分離模式相比較，它不再需要將兩摩擦表面隔開，減少了所占的空間，有利于器件的后續(xù)集成和封裝。圖1.3滑動(dòng)式摩擦納米發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖1.4滑動(dòng)式摩擦納米發(fā)電機(jī)工作原理示意圖（3）單電極模式：之前的兩種摩擦納米發(fā)電機(jī)工作模式都需要將上下電極通過負(fù)載連接到一


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