發(fā)布時間：2022-10-11 16:02

　　能源是人類活動的關(guān)鍵生產(chǎn)資料,是人類文明發(fā)展和進(jìn)步的驅(qū)動力。由于全球能源問題日益凸顯,尋求新型能源技術(shù)是解決目前能源問題的一條有效途徑。機械能充斥在人類活動的各個場所,具有分布廣、易于轉(zhuǎn)換等特點,是新能源開發(fā)的重要組成部分。摩擦納米發(fā)電機和壓電納米發(fā)電機是機械能采集的兩種重要的手段,也是能源采集領(lǐng)域中的研究熱點。兩種采集方式對機械能的力電耦合本質(zhì)是在外界激勵作用下,器件兩極相對運動或材料形變產(chǎn)生的麥克斯韋位移電流。可穿戴電子技術(shù)的發(fā)展對相關(guān)的配套技術(shù)的要求也在不斷地更新,由于人體運動的多自由度和大應(yīng)變特點,傳統(tǒng)剛性器件無法適應(yīng)這種應(yīng)用場合,因此,柔性可拉伸能源器件是可穿戴電子領(lǐng)域和能源技術(shù)領(lǐng)域的一個重要研究內(nèi)容。對于摩擦納米發(fā)電機而言,其柔性可拉伸化的難度相對較低,其難點主要在于表面摩擦電荷密度及器件輸出性能的提升。對于壓電納米發(fā)電機而言,由于只有特殊晶體結(jié)構(gòu)才能產(chǎn)生壓電效應(yīng),因此其材料選擇范圍相對要窄得多,且其制備工藝中需要高溫工藝,這使得壓電材料及其器件的柔性可拉伸化是一大難題。本文面向可穿戴電子對柔性可拉伸能源器件的需求,針對摩擦納米發(fā)電機和壓電納米發(fā)電機中功能材料和器件結(jié)構(gòu)的柔... 

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1.緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 摩擦納米發(fā)電機
        1.2.2 壓電納米發(fā)電機
    1.3 本論文主要研究工作
2.位移電流納米發(fā)電機原理
    2.1 引言
    2.2 摩擦納米發(fā)電機理論
        2.2.1 垂直接觸分離模式
        2.2.2 水平滑動模式
        2.2.3 單電極模式
    2.3 壓電納米發(fā)電機
        2.3.1 壓電效應(yīng)
        2.3.2 壓電效應(yīng)與對稱性關(guān)系
        2.3.3 壓電方程
        2.3.4 機電耦合系數(shù)
        2.3.5 壓電納米發(fā)電機工作機理
        2.3.6 壓電材料分類
    2.4 本章小結(jié)
3.柔性可拉伸摩擦納米發(fā)電機
    3.1 引言
    3.2 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計及制備
        3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.2 材料制備
        3.2.3 工作機理
        3.2.4 結(jié)構(gòu)加工
        3.2.5 測試裝置
    3.3 能源采集性能分析
        3.3.1 信號真實性驗證
        3.3.2 充電特性
        3.3.3 負(fù)載特性
    3.4 傳感特性分析
        3.4.1 間隔層厚度影響
        3.4.2 頻率特性及穩(wěn)定性
        3.4.3 線性度測試
    3.5 實際應(yīng)用探究
    3.6 本章小結(jié)
4.柔性可拉伸壓電材料及其納米發(fā)電機
    4.1 引言
    4.2 可拉伸鉛基壓電材料及其納米發(fā)電機
        4.2.1 工藝設(shè)計原理與制備過程
        4.2.2 性能測試與分析
        4.2.3 實際應(yīng)用探究
    4.3 可拉伸無鉛壓電材料及其納米發(fā)電機
        4.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備
        4.3.2 性能測試與分析
        4.3.3 實際應(yīng)用探究
    4.4 本章小結(jié)
5.柔性可拉伸復(fù)合納米發(fā)電機
    5.1 引言
    5.2 拱形結(jié)構(gòu)復(fù)合納米發(fā)電機
        5.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備
        5.2.2 工作機理分析
        5.2.3 性能測試與分析
        5.2.4 實際應(yīng)用探究
    5.3 摩擦-壓電復(fù)合納米發(fā)電織物
        5.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備
        5.3.2 工作機理分析
        5.3.3 性能測試與分析
        5.3.4 實際應(yīng)用探究
    5.4 本章小結(jié)
6.總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研項目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]能源環(huán)境問題的時代拷問[J]. 易崇艷.  人民論壇. 2019(24)
[2]多匯聚節(jié)點無線傳感網(wǎng)絡(luò)充電路徑多目標(biāo)優(yōu)化方法[J]. 夏靜山,莊哲民,Alex Noel Josephraj,鄭大為.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2019(03)
[3]Fundamental theories and basic principles of triboelectric effect: A review[J]. Shuaihang PAN,Zhinan ZHANG.  Friction. 2019(01)
[4]振動能量采集供電的無線傳感器設(shè)計和制作[J]. 任朝陽,曹自平,朱洪波.  功能材料與器件學(xué)報. 2015(04)



本文編號：3690866