本文關(guān)鍵詞：提升摩擦發(fā)電機(jī)性能的電荷注入工藝與自供能防腐蝕系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 能量收集 摩擦發(fā)電機(jī) 自供能系統(tǒng) 電荷注入 防腐蝕

【摘要】：自供能系統(tǒng)是一種可以從周圍環(huán)境中收集能量,不需外部電源即可實(shí)現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)。近年來,自供能系統(tǒng)發(fā)展迅速,在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景,這與具有高性能的納米發(fā)電機(jī)的發(fā)展是密不可分的。因此,要想進(jìn)一步發(fā)展自供能系統(tǒng),必須提升納米發(fā)電機(jī)的性能。本文的研究工作致力于開發(fā)一種進(jìn)一步提升摩擦發(fā)電機(jī)性能的新方法——向摩擦層內(nèi)注入電荷,并利用這種具有更高性能的摩擦發(fā)電機(jī)來探索在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。具體分為以下三方面的工作。首先,本文制備了20?m以上的PDMS微米柱陣列,并進(jìn)一步制作了微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)。它輸出的開路電壓達(dá)到了449 V,短路電流達(dá)到了22.6?A,對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電荷密度為62?C/m2。隨后,利用傳統(tǒng)的電荷注入工藝向PDMS微米柱陣列內(nèi)部注入負(fù)電荷,使器件輸出的短路電流提高到35.1?A,相對(duì)于未注入電荷時(shí)提高了55.3%;器件的感應(yīng)電荷密度高到108?C/m2,提高了74.2%。更進(jìn)一步地,本文對(duì)電荷注入工藝進(jìn)行改進(jìn),可以更加方便地向摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦層內(nèi)注入電荷,并且該工藝適用于更多結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)。隨后,利用簡(jiǎn)單的旋涂法制備具有納米結(jié)構(gòu)的PA6/PVDF薄膜,使摩擦發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電荷密度相比于沒有納米結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電荷密度提升了48%;利用改進(jìn)的電荷注入工藝對(duì)具有微結(jié)構(gòu)的PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)注入電荷,使器件的感應(yīng)電荷密度提升了53%,達(dá)到了121?C/m2。摩擦發(fā)電機(jī)的輸出開路電壓達(dá)到了1008 V,短路電流達(dá)到了51.4?A。最后,本文設(shè)計(jì)了基于摩擦發(fā)電機(jī)的自供能防腐蝕系統(tǒng),并分別利用注入電荷后的微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)和PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了自供能防腐蝕,成功地防止了鐵在模擬海水中的腐蝕。這是摩擦發(fā)電機(jī)在工程領(lǐng)域里的首次嘗試,展示了自供能系統(tǒng)在防腐蝕工程領(lǐng)域的良好應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：能量收集 摩擦發(fā)電機(jī) 自供能系統(tǒng) 電荷注入 防腐蝕
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM31;TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 摩擦發(fā)電機(jī)9-12
• 1.3 自供能系統(tǒng)12-15
• 1.4 本文的選題思路與研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 傳統(tǒng)電荷注入工藝對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能的提升17-31
• 2.1 傳統(tǒng)電荷注入工藝簡(jiǎn)介18-20
• 2.1.1 駐極體材料簡(jiǎn)介18-19
• 2.1.2 適用于摩擦發(fā)電機(jī)的電荷注入工藝19-20
• 2.2 微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)的制備工藝及輸出性能20-28
• 2.2.1 光刻工藝簡(jiǎn)介20-22
• 2.2.2 微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)的制作工藝流程22-26
• 2.2.3 微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)的輸出性能測(cè)試26-28
• 2.3 注入電荷對(duì)微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能的提升28-30
• 2.3.1 微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)的電荷注入工藝28-29
• 2.3.2 注入電荷后的摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能測(cè)試29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 改進(jìn)的電荷注入工藝對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能的提升31-51
• 3.1 針對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)改進(jìn)的電荷注入工藝32-36
• 3.1.1 改進(jìn)的電荷注入工藝設(shè)計(jì)32-33
• 3.1.2 改進(jìn)工藝后的電荷注入效果33-36
• 3.2 尼龍（PA6）/聚偏二氟乙烯（PVDF）摩擦發(fā)電機(jī)36-43
• 3.2.1 具有納米結(jié)構(gòu)的PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)的制備36-39
• 3.2.2 具有納米結(jié)構(gòu)的PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)的輸出性能測(cè)試39-41
• 3.2.3 納米結(jié)構(gòu)對(duì)PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能的提升41-43
• 3.3 通過改進(jìn)的電荷注入工藝提升PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)的性能43-50
• 3.3.1 對(duì)PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)注入不同電荷43-44
• 3.3.2 注入不同電荷對(duì)PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能的影響44-47
• 3.3.3 電荷注入工藝參數(shù)對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)輸出性能的影響47-48
• 3.3.4 注入電荷后的摩擦發(fā)電機(jī)的其它性能測(cè)試48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于摩擦發(fā)電機(jī)的自供能防腐蝕系統(tǒng)51-61
• 4.1 防腐蝕方法簡(jiǎn)介51-52
• 4.2 自供能防腐蝕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)52-54
• 4.3 自供能防腐蝕系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)54-59
• 4.3.1 基于微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)的自供能防腐蝕系統(tǒng)54-58
• 4.3.2 基于PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)的自供能防腐蝕系統(tǒng)58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 在學(xué)期間的研究成果69-70
• 致謝70

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本文編號(hào)：743088