發(fā)布時(shí)間：2020-12-03 07:13

　　隨著人們生活水平的的提高,柔性電子設(shè)備和智能可穿戴產(chǎn)品逐漸成為了人們生活中不可或缺的部分,諸如電子皮膚、智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)等產(chǎn)品也受到了越來越多的關(guān)注。然而,可穿戴電子設(shè)備遇到的一個(gè)重要挑戰(zhàn)是這些器件都必須有配套電源或電池才能正常工作。雖然科技發(fā)展使得電子設(shè)備功耗降低,但采用傳統(tǒng)電池供電仍然存在電子設(shè)備無法自供電以及電池續(xù)航時(shí)間短,必須頻繁充電、更換電池以及廢電池的回收處理等問題。一直以來,由于人體運(yùn)動(dòng)的頻率較低,日常運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能都無法利用,如果能將這部分能量收集起來用作可穿戴電子設(shè)備的供能,則能很好地解決上述問題。美國佐治亞理工學(xué)院王中林課題組發(fā)明了一種摩擦納米發(fā)電機(jī),能利用摩擦起電和靜電感應(yīng)的耦合作用將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。摩擦納米發(fā)電機(jī)非常適合收集低頻率的振動(dòng)能量。然而,人體的運(yùn)動(dòng)大多是無規(guī)律的,因此收集的能量也沒有穩(wěn)定的電壓和電流,這就需要將摩擦納米發(fā)電機(jī)收集的能量進(jìn)行管理并存儲才能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的能量輸出,超級電容器憑借其能量密度高、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)成為了絕佳選擇。將摩擦納米發(fā)電機(jī)與超級電容器進(jìn)行整合,形成能量收集和存儲一體化的自充電能源系統(tǒng)成為研究者們探索的重點(diǎn)。在收集人體... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

摩擦納米發(fā)電機(jī)：（a）結(jié)構(gòu)模型圖

料的柔性可拉伸自充電能源系統(tǒng)研究 象千百年來早已為人們所熟知。雖然這一現(xiàn)象幾乎無時(shí)無刻不發(fā)生人的身邊，但摩擦起電現(xiàn)象中隱藏機(jī)理卻始終有待不斷研究探索，科學(xué)家之間存在著爭議。人們通常認(rèn)為在兩種不同的材料相互摩擦的表面之間會(huì)產(chǎn)生一種叫做粘附力的化學(xué)鍵，同時(shí)電荷從一種材料轉(zhuǎn)移來使兩者達(dá)到電化學(xué)電勢的平衡。移動(dòng)的電荷可能是電子、離子。然后，當(dāng)兩種材料分開時(shí)，某些成鍵原子表現(xiàn)出占有多余電子的原子則表現(xiàn)出給出電子的趨勢，這就在兩種材料表面產(chǎn)生了摩擦電表面存在的摩擦電荷驅(qū)動(dòng)電極材料中的電子定向移動(dòng)以達(dá)到電勢平原理，目前主要發(fā)現(xiàn)了摩擦納米發(fā)電機(jī)四種不同的工作模式[11]，分式、平面滑移式、單電極式和自由摩擦層式。

于碳材料的柔性可拉伸自充電能源系統(tǒng)研究 第一大程度上減少摩擦材料表面的磨損。這個(gè)方法可以極大地提高摩擦納米發(fā)電耐久性。這一設(shè)計(jì)，幫助我們實(shí)現(xiàn)了從人的走動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)中收集能量，使自由移動(dòng)的物體收集能量變?yōu)榭赡堋?.2.3 摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用基于四種不同的工作模式，人們制造了對應(yīng)于不同的應(yīng)用場合的各種結(jié)構(gòu)擦納米發(fā)電機(jī)。圖 1.3 展示了一些用于收集不同種類能量的摩擦納米發(fā)電機(jī)的。這些圖片展示的都是摩擦納米發(fā)電機(jī)的基本單元，用于收集微量能源，并些小型電子器件提供能量。我們也可以將這些基本單元進(jìn)行組裝和集成，就收集巨大的能量，應(yīng)用前景非�？捎^。


本文編號：2896180