柔性透明摩擦納米發(fā)電機(jī)（FT-TENG）是一種新型的能源采集以及自供能傳感器件,在可穿戴電子產(chǎn)品、能源皮膚等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題采用聚二甲基硅氧烷（PDMS,SYLGARD 184）作為摩擦層材料、聚丙烯酰胺（PAAm）-海藻酸鈉（Sodium Alginate,SAlg）水凝膠作為電極材料以滿足對(duì)器件柔性及透光度的要求;針對(duì)現(xiàn)階段PDMS難以與水凝膠進(jìn)行直接連接的問(wèn)題,采用氧等離子體清洗和功能性硅烷（TMSPMA）對(duì)PDMS進(jìn)行表面處理的方法將其與水凝膠進(jìn)行連接,并制備柔性透明摩擦納米發(fā)電機(jī)。本課題進(jìn)行了PAAm-SAlg水凝膠和PDMS的制備并分析了其表面形貌和交聯(lián)反應(yīng)方式。探究了工藝參數(shù)對(duì)水凝膠和PDMS的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)性能的影響規(guī)律。采用90°拉伸試驗(yàn)對(duì)PDMS與水凝膠的連接界面強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試,對(duì)比分析兩種連接方法的差異。使用開爾文探針力顯微鏡（KPFM）結(jié)合COMSOL模擬仿真的方法計(jì)算了摩擦后PDMS表面的摩擦電荷密度,并對(duì)柔性透明摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出特性進(jìn)行了研究。通過(guò)熱引發(fā)交聯(lián)制備了PAAm-SAlg水凝膠,在60℃下保溫35min制得的樣品拉伸性能最優(yōu)（0... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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生活中的摩擦起電現(xiàn)象a)梳頭時(shí)的靜電荷b)毛衣中的靜電荷

但是，大多數(shù)的摩擦起電現(xiàn)象在人們的生活中都被當(dāng)做負(fù)面效應(yīng)，人了妥善處理摩擦靜電荷而進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，如長(zhǎng)途貨車拖著的鐵鏈等。直摩擦起電效應(yīng)因?yàn)槟Σ良{米發(fā)電機(jī)的發(fā)明被逐漸廣泛地應(yīng)用到微小機(jī)械和自驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳感器中。圖 1-1 生活中的摩擦起電現(xiàn)象a) 梳頭時(shí)的靜電荷 b) 毛衣中的靜電荷摩擦納米發(fā)電機(jī)是將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦電荷當(dāng)做電源，從而帶動(dòng)外電電器工作的裝置，目前其工作模式主要有如圖 1-2 所示的四種工作模式。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文(2)水平滑動(dòng)模式：這種模式的初始結(jié)構(gòu)與垂直接觸-分離模式相同，如圖 1-2(b)所示，其區(qū)別在于這種模式的器件在工作過(guò)程中介電薄膜沿著接觸面發(fā)生相對(duì)滑移，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)外電路電流工作。(3)單電極模式：這種模式的摩擦納米發(fā)電機(jī)主要通過(guò)自由端的摩擦電荷產(chǎn)生的位移對(duì)接地一端電極中的電磁感應(yīng)效應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)外電路中載流子工作。(4)獨(dú)立層模式：因?yàn)槟Σ疗痣娦?yīng)在介電薄膜表面形成的摩擦靜電荷能夠在其表面保留相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，因而采用對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)并使介電薄膜在這兩個(gè)電極之間進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)便可以在電磁感應(yīng)效應(yīng)的作用下驅(qū)動(dòng)電路中的載流子往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1.2.2 早期的摩擦發(fā)電機(jī)最早的摩擦電發(fā)電機(jī)是一種通過(guò)接觸起電在高壓下產(chǎn)生靜電或電流的機(jī)械裝置。其中，最著名的是在 1880 年左右發(fā)明的 Wimshurst 起電機(jī)和在 1929 年發(fā)明的Van de Graaff 起電機(jī)，這兩種機(jī)器都是利用摩擦起電來(lái)積累靜電荷[21]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]蒲公英狀壓電振動(dòng)能量收集裝置寬頻帶設(shè)計(jì)[J]. 劉祥建,陳仁文,侯志偉.  光學(xué)精密工程. 2014(07)
[2]淺談世界能源危機(jī)及中國(guó)的戰(zhàn)略抉擇[J]. 白少成.  實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù). 2006(S1)
[3]能源危機(jī)與對(duì)策[J]. 張光寅.  科學(xué)中國(guó)人. 2003(08)

博士論文
[1]聚合物交聯(lián)機(jī)理研究及高強(qiáng)度水凝膠結(jié)構(gòu)的調(diào)控[D]. 梁紹寧.浙江大學(xué) 2018
[2]摩擦納米發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與制備及應(yīng)用研究[D]. 蘇元捷.電子科技大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于PDMS微納結(jié)構(gòu)的純?nèi)嵝詥坞姌O摩擦電納米發(fā)電機(jī)[D]. 肖鑫澤.吉林大學(xué) 2015
[2]基于熱釋電、摩擦電效應(yīng)的納米發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用的研究[D]. 冷強(qiáng).重慶大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3232810