本文關(guān)鍵詞：生物相容性摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于摩擦帶電和靜電感應(yīng)原理,將生物體產(chǎn)生的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成可再生利用的電能,使可植入電子設(shè)備的體內(nèi)自驅(qū)動成為可能。近年來,生物相容性摩擦納米發(fā)電機(jī)(BCTENG)通過選取生物相容性極板材料,改變對摩擦層材料表面粗糙度等研究,獲得了良好的輸出性能。但是進(jìn)一步優(yōu)化BCTENG的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高其電輸出特性,特別是探索其應(yīng)用前景仍有許多問題亟待解決。另外本文針對當(dāng)前的環(huán)境問題,創(chuàng)造性的提出以呼吸為動力的摩擦納米發(fā)電機(jī),探索其應(yīng)用并提出一種簡單、廉價(jià)的改變高分子對摩擦層表面形貌的方案—熱壓成膜法。為此,本文在前期工作的基礎(chǔ)上深入探索BCTENG的具體應(yīng)用,以聚左旋乳酸(PLLA)和乙基纖維素(EC)為上下極板的摩擦發(fā)電機(jī)電刺激小鼠L929細(xì)胞;以鈦(TNTAs)和聚左旋乳酸(PLLA)為上下極板的摩擦納米發(fā)電機(jī)自由調(diào)控Mg-3wt%Zn-0.2wt%Zr合金的降解。并針對當(dāng)前環(huán)境安全問題,首次嘗試將摩擦電用于靜電吸附作用,設(shè)計(jì)了可植入市售口罩中的以呼吸為動力的摩擦納米發(fā)電機(jī),該發(fā)電機(jī)可有效改善對粒徑小于3μm粉塵的過濾效果。此外,本文還探索了熱壓法改變對摩擦層高分子材料表面形貌對BCTENG輸出電性能的影響。結(jié)果表明:1.以聚左旋乳酸(PLLA)和乙基纖維素(EC)為上下極板的摩擦發(fā)電機(jī)電刺激小鼠L929細(xì)胞,此摩擦發(fā)電機(jī)對L929細(xì)胞進(jìn)行電刺激的效果與20μA直流電相當(dāng),均可顯著提高細(xì)胞的增殖速率和存活率。2.以聚左旋乳酸和鈦(TNTAs)為上下極板的摩擦納米發(fā)電機(jī)可調(diào)節(jié)Mg-3wt%Zn-0.2wt%Zr合金在模擬體液(SBF)中的腐蝕降解速率,4Hz壓力頻率施加的摩擦發(fā)電機(jī)對抑制鎂合金的降解速率調(diào)節(jié)作用最佳,當(dāng)壓力頻率為2Hz時(shí)與空白對照組相比,有很弱的抑制作用,當(dāng)壓力頻率達(dá)到8Hz時(shí),鎂合金的腐蝕降解速率反而大大增加。3.以呼吸為動力的摩擦納米發(fā)電機(jī)的制作過程簡單,輸出電壓高達(dá)18V,電流2.5μA,具有植入口罩提供靜電吸附,增強(qiáng)濾除粒徑小于2.5μm粉塵的功效。4.采用熱壓法在聚左旋乳酸(PLLA)、乙基纖維素(EC)成膜的高分子對摩擦極板上制備簡單圖案,顯著影響發(fā)電機(jī)的輸出電性能。與平面摩擦極板相比,用1000目不銹鋼網(wǎng)制備的圖案高分子極板的輸出電壓可提高3倍。
【關(guān)鍵詞】：生物相容性 摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用 呼吸為動力 表面處理
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM31;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 摩擦電納米發(fā)電機(jī)的概述10-12
• 1.2.1 摩擦納米發(fā)電機(jī)的起源10
• 1.2.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用10-11
• 1.2.3 摩擦電納米發(fā)電機(jī)研究中需要使用的測試設(shè)備11-12
• 1.3 摩擦電納米發(fā)電機(jī)的研究現(xiàn)狀12-20
• 1.3.1 幾種典型的摩擦電納米發(fā)電機(jī)12-18
• 1.3.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)的研究機(jī)理和影響因素18-20
• 1.4 摩擦電納米發(fā)電機(jī)的研究意義及內(nèi)容20-22
• 1.4.1 摩擦電納米發(fā)電機(jī)的研究意義20-21
• 1.4.2 課題的研究內(nèi)容21-22
• 第二章 生物相容性摩擦電納米發(fā)電機(jī)應(yīng)用的初步研究22-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備23-26
• 2.1.1 制作PE-BCTENG過程中所需材料和設(shè)備23-24
• 2.1.2 PE-BCTENG對L929細(xì)胞刺激試驗(yàn)過程中所需的材料和設(shè)備24-25
• 2.1.3 PT-BCTENG對鎂合金降解調(diào)控過程中所需的試驗(yàn)材料和設(shè)備25-26
• 2.2 生物相容性摩擦發(fā)電機(jī)的制備26-29
• 2.2.1 PE-BCTENG的制備26-27
• 2.2.2 PT-BCTENG的制備27-29
• 2.3 發(fā)電機(jī)上下極板的制作過程29-32
• 2.3.1 PE-BCTENG的上下極板的制作過程29-30
• 2.3.2 PT-BCTENG的制作過程30-32
• 2.4 生物相容性摩擦發(fā)電機(jī)的應(yīng)用初步探索32-36
• 2.4.1 PE-BCTENG自由調(diào)控Mg-3wt%Zn-0.8wt%Zr合金的降解實(shí)驗(yàn)32-35
• 2.4.2 PT-BCTENG對Mg-3wt%Zn-0.8wt Zr合金降解的調(diào)節(jié)作用35-36
• 2.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析36-44
• 2.5.1 PE-BCTENG對小鼠L929細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用36-39
• 2.5.2 PT-BCTENG對Mg-3wt%Zn-0.8wt%Zr合金的降解調(diào)控作用39-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 第三章 以呼吸為動力的摩擦電納米發(fā)電機(jī)與電輸出性能測試45-66
• 3.1 納米發(fā)電機(jī)的制備45-53
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備45-47
• 3.1.2 上下極板材料選擇及處理47-53
• 3.1.3 上下極板微結(jié)構(gòu)的表征53
• 3.2 以呼吸為動力的摩擦電納米發(fā)電機(jī)的組裝53
• 3.3 測試結(jié)果與分析53-63
• 3.3.1 上下極板的表征53-61
• 3.3.2 以呼吸為動力的摩擦電納米發(fā)電機(jī)的測試結(jié)果61-63
• 3.4 發(fā)電機(jī)的原理63-65
• 3.5 本章小結(jié)65-66
• 第四章 熱壓模板法對摩擦電納米發(fā)電機(jī)輸出性能的影響66-76
• 4.1 熱壓法簡介67-69
• 4.1.1 熱壓設(shè)備簡介67-68
• 4.1.2 熱壓法目前應(yīng)用范圍68-69
• 4.2 熱壓法制造摩擦發(fā)電機(jī)上極板工藝路線簡介69-70
• 4.2.1 工藝路線69
• 4.2.2 上下極板高分子材料的選擇69-70
• 4.3 實(shí)驗(yàn)過程70-71
• 4.3.1 熱壓實(shí)驗(yàn)70-71
• 4.3.2 發(fā)電機(jī)的組裝71
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果71-75
• 4.4.1 熱壓圖案表征71-73
• 4.4.2 發(fā)電機(jī)的輸出性能測試73-75
• 4.5 結(jié)果分析75-76
• 第五章 全文結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 發(fā)表論文和科研情況說明81-82
• 致謝82-83

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