綠色能量收集技術(shù)具有解決能源短缺危機(jī)和防止全球氣候變暖的潛力,它可以穩(wěn)定高效的為大量的個(gè)人電子設(shè)備,傳感器,構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)絡(luò)以及可穿戴便攜電子設(shè)備供電。摩擦納米發(fā)電機(jī)是近年來(lái)新興的能量收集技術(shù),它基于摩擦發(fā)電和靜電感應(yīng)原理,具有成本低,輸出功率高等優(yōu)點(diǎn),并且擁有大量的可選擇的摩擦材料。由于摩擦納米發(fā)電機(jī)輸出功率高,它的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛,例如完全自供電傳感器,可穿戴電子設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。然而,這需要涉及到復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程:從機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化,電壓信號(hào)的整流濾波,能量的存儲(chǔ),最后給電子設(shè)備供電。能量轉(zhuǎn)化的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生能量損失,這在很大程度上降低了整體的能量轉(zhuǎn)化效率。這里我們提出一種磁耦合諧振無(wú)線(xiàn)摩擦納米發(fā)電機(jī)系統(tǒng),它不僅可以用來(lái)無(wú)線(xiàn)收集摩擦納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量,還可以直接將收集的能量轉(zhuǎn)化為無(wú)線(xiàn)傳感信號(hào),建立傳感系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）我們建立了理論仿真模型分析了振蕩信號(hào)產(chǎn)生的原因,并給出了能量傳輸效率的計(jì)算方法。我們使用直徑為10cm的線(xiàn)圈,測(cè)試出在5厘米的距離下,能量傳輸效率高達(dá)73%。該理論模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致。（2）三種應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例表明,該諧振... 

【文章來(lái)源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

垂直模式摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理

浙江省碩士學(xué)位論文6圖2.1垂直模式摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理2.1.2滑動(dòng)式摩擦納米發(fā)電機(jī)水平滑動(dòng)式[63,64]摩擦納米發(fā)電機(jī)也可以用來(lái)構(gòu)建諧振耦合無(wú)線(xiàn)摩擦納米發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。圖2.2所示為水平滑動(dòng)式摩擦納米發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。水平滑動(dòng)式摩擦納米發(fā)電機(jī)的基本原理是當(dāng)兩個(gè)摩擦材料相互接觸并水平滑動(dòng)分離時(shí)，摩擦材料表明產(chǎn)生的靜電產(chǎn)生電場(chǎng)，電極上的電荷發(fā)生流動(dòng)以平衡該電場(chǎng)，從而形成電流。具體工作過(guò)程如圖2.2所示，本例所使用的正負(fù)摩擦材料分別為PA6和PDMS，當(dāng)兩種摩擦材料相互接觸時(shí)，PA6傾向于失去電子，PDMS傾向于得到電子。因此PA6帶正電，PDMS帶負(fù)電，但由于兩種電荷存在于相互接觸的材料表面，因此并不能形成電勢(shì)差。當(dāng)兩種材料水平滑動(dòng)產(chǎn)生位移時(shí)，需要金屬電極內(nèi)部發(fā)生電荷移動(dòng)，以此來(lái)平衡電場(chǎng)，整個(gè)回路中的電流正是在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的。圖2.2水平滑動(dòng)模式摩擦納米發(fā)電機(jī)及其工作原理2.1.3單電極式摩擦納米發(fā)電機(jī)單電極模式摩擦納米發(fā)電機(jī)[65]同樣也可以用來(lái)構(gòu)建諧振耦合無(wú)線(xiàn)摩擦納米發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

單電極模式摩擦納米發(fā)電機(jī)及其工作原理

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非接觸式旋轉(zhuǎn)壓電發(fā)電機(jī)建模及仿真分析[J]. 韓冰峰,褚金奎.  傳感器與微系統(tǒng). 2019(05)
[2]基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)計(jì)步傳感器[J]. 劉巖,歐陽(yáng)涵,劉卓,鄒洋,趙璐明,田靜靜,黎鳴,江文,李舟.  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]兩圓線(xiàn)圈間互感及耦合系數(shù)討論[J]. 皇甫國(guó)慶.  渭南師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(14)
[4]諧振式電能無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)研究[J]. 洪遠(yuǎn)泉,張玉芹.  廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(04)
[5]壓電式納米發(fā)電機(jī)的原理和潛在應(yīng)用[J]. 王中林.  物理. 2006(11)

博士論文
[1]基于摩擦納米發(fā)電的能量采集器及傳感器[D]. 劉招賢.北京郵電大學(xué) 2019
[2]柔性壓電納米發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)建與應(yīng)用研究[D]. 朱杰.中北大學(xué) 2018
[3]柔性納米發(fā)電機(jī)的制備及其在自驅(qū)動(dòng)紫外傳感器的應(yīng)用[D]. 張璐.蘭州大學(xué) 2017
[4]摩擦納米發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與制備及應(yīng)用研究[D]. 蘇元捷.電子科技大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于摩擦納米發(fā)電機(jī)氣體放電活化CO2及其還原性能研究[D]. 趙珂.河南大學(xué) 2019
[2]基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的水波、風(fēng)雨能收集及自驅(qū)動(dòng)傳感[D]. 王合義.河南大學(xué) 2019
[3]基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的聲能收集和人體運(yùn)動(dòng)能自驅(qū)動(dòng)傳感器[D]. 陳方琦.河南大學(xué) 2019
[4]磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸特性研究及優(yōu)化[D]. 李銳杰.西安科技大學(xué) 2019
[5]柔性可拉伸壓電納米發(fā)電機(jī)的制造及其研究[D]. 韓冰.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2019
[6]柔性可穿戴摩擦納米發(fā)電機(jī)的制備及性能研究[D]. 寧川.鄭州大學(xué) 2019
[7]植入式人造器官的無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李飛.電子科技大學(xué) 2019
[8]柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)的制備及可穿戴自供電系統(tǒng)的研究[D]. 孫娜.蘇州大學(xué) 2018
[9]基于PTFE高分子薄膜的柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)的構(gòu)建及其應(yīng)用研究[D]. 王萌.鄭州大學(xué) 2018
[10]基于聚乳酸紡絲薄膜和砂紙倒模明膠薄膜完全可降解的摩擦納米發(fā)電機(jī)[D]. 潘睿正.浙江大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3501191