隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)需要的廣泛分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)集成到世界的每一個(gè)角落,為生理健康監(jiān)測、醫(yī)療保健監(jiān)控提供了充分的技術(shù)支持。驅(qū)動(dòng)這些傳感器所需要的功率是很小的,然而傳感器的數(shù)量巨大,這就需要具有移動(dòng)性、可持續(xù)性和環(huán)境友好的能源供給。目前傳感器的能源供給以電池為主,然而,電池的管理回收是一項(xiàng)極其困難的任務(wù),電池報(bào)廢后所遺留的有害化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)對環(huán)境產(chǎn)生了重大威脅。針對傳感器的能源供給問題,基于摩擦納米發(fā)電機(jī)原理的能量采集器及傳感器成為了相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)�；谀Σ良{米發(fā)電原理的自驅(qū)動(dòng)傳感器的移動(dòng)性和應(yīng)用場景不斷發(fā)展,在人體體征監(jiān)測等相關(guān)領(lǐng)域?qū)ψ则?qū)動(dòng)傳感器的靈敏度提出了更高的要求。然而,提高自驅(qū)動(dòng)傳感器的靈敏度仍是一個(gè)難題�；谏鲜霰尘�,本文探索制作了基于摩擦納米發(fā)電機(jī)原理的靈敏度最高的自驅(qū)動(dòng)傳感器,并且對如何提高靈敏度進(jìn)行了理論分析。本文還利用氣相沉積超薄的襯底材料,以石墨烯作為電極,利用微加工工藝制作了厚度僅5.5μm的超薄透明柔性的自驅(qū)動(dòng)曲率傳感器,具體內(nèi)容如下:(1)選取常見的工業(yè)材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)與膨脹微球混合物作為摩擦納米發(fā)電機(jī)摩擦層的材料,利用膨脹微球加...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景及意義
        1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的能源需求
        1.1.2 自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
    1.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)簡介
        1.2.1 摩擦納米發(fā)電機(jī)的發(fā)明
        1.2.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)的摩擦層材料
        1.2.3 摩擦納米發(fā)電機(jī)的工作模式以及發(fā)電機(jī)理
        1.2.4 摩擦納米發(fā)電機(jī)的主要理論依據(jù)
        1.2.5 摩擦納米發(fā)電機(jī)的研究進(jìn)展
    1.3 摩擦納米發(fā)電機(jī)作為能量采集器的應(yīng)用
        1.3.1 基于諧波諧振器的摩擦納米發(fā)電機(jī)
        1.3.2 多方向振動(dòng)能量采集
        1.3.3 提高能源轉(zhuǎn)換效率
        1.3.4 用于人類生物力學(xué)能量收集的紡織品
        1.3.5 聲能收集
        1.3.6 能源技術(shù)比較
    1.4 自驅(qū)動(dòng)傳感器
        1.4.1 自供電振幅測量
        1.4.2 自供電的聲傳感
        1.4.3 自供電的生物監(jiān)測
    1.5 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
    參考文獻(xiàn)
第二章 摩擦納米發(fā)電機(jī)的制作以及測試技術(shù)
    2.1 引言
    2.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)的制作
        2.2.1 所需化學(xué)試劑
        2.2.2 制備所需設(shè)備
        2.2.3 測試所需設(shè)備
第三章 基于可膨脹微球的自驅(qū)動(dòng)超靈敏壓力傳感器
    3.1 引言
    3.2 基于可膨脹微球的自驅(qū)動(dòng)超靈敏壓力傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表征
        3.2.1 摩擦層材料的選擇
        3.2.2 器件加工制備
        3.2.3 不同比例膨脹微球的摩擦層表面形貌
    3.3 基于可膨脹微球的自驅(qū)動(dòng)超靈敏壓力傳感器的數(shù)學(xué)分析與計(jì)算
        3.3.1 摩擦納米發(fā)電機(jī)作為壓力傳感器的原理
        3.3.2 壓力傳感器的開路電壓與外力的數(shù)學(xué)關(guān)系
    3.4 基于可膨脹微球的自驅(qū)動(dòng)超靈敏壓力傳感器的性能
        3.4.1 不同比例膨脹微球的器件靈敏度
        3.4.2 最高靈敏度器件的輸出
        3.4.3 最高靈敏度器件的穩(wěn)定性
        3.4.4 最高靈敏度器件的響應(yīng)速度與可重復(fù)性
    3.5 基于可膨脹微球的自驅(qū)動(dòng)超靈敏壓力傳感器的應(yīng)用實(shí)例
        3.5.1 貼附在人體胸前進(jìn)行呼吸監(jiān)測
        3.5.2 貼附在人體手腕進(jìn)行脈搏監(jiān)測
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 以石墨烯為電極的超薄柔性透明自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器
    4.1 引言
    4.2 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器的制備
        4.2.1 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器的電極以及襯底材料選擇
        4.2.2 石墨烯電極的制備
        4.2.3 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器的制備過程
        4.2.4 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器的透光性
    4.3 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器的工作原理
    4.4 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器對不同頻率的穩(wěn)定性
    4.5 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器對不同曲率的響應(yīng)
    4.6 自驅(qū)動(dòng)曲率監(jiān)測傳感器的應(yīng)用實(shí)例
    4.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文主要工作
    5.2 工作展望
致謝
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本文編號：3783473