柔性透明摩擦納米發(fā)電機（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器件柔性及透光度的要求;針對現(xiàn)階段PDMS難以與水凝膠進行直接連接的問題,采用氧等離子體清洗和功能性硅烷（TMSPMA）對PDMS進行表面處理的方法將其與水凝膠進行連接,并制備柔性透明摩擦納米發(fā)電機。本課題進行了PAAm-SAlg水凝膠和PDMS的制備并分析了其表面形貌和交聯(lián)反應方式。探究了工藝參數(shù)對水凝膠和PDMS的電學、力學、光學性能的影響規(guī)律。采用90°拉伸試驗對PDMS與水凝膠的連接界面強度進行了測試,對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模擬仿真的方法計算了摩擦后PDMS表面的摩擦電荷密度,并對柔性透明摩擦納米發(fā)電機的輸出特性進行了研究。通過熱引發(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... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

生活中的摩擦起電現(xiàn)象a)梳頭時的靜電荷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做負面效應，人了妥善處理摩擦靜電荷而進行專門的設(shè)計，如長途貨車拖著的鐵鏈等。直摩擦起電效應因為摩擦納米發(fā)電機的發(fā)明被逐漸廣泛地應用到微小機械和自驅(qū)動機械傳感器中。圖 1-1 生活中的摩擦起電現(xiàn)象a) 梳頭時的靜電荷 b) 毛衣中的靜電荷摩擦納米發(fā)電機是將發(fā)生相對運動的摩擦電荷當做電源，從而帶動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)大學工學碩士學位論文(2)水平滑動模式：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程中介電薄膜沿著接觸面發(fā)生相對滑移，進而驅(qū)動外電路電流工作。(3)單電極模式：這種模式的摩擦納米發(fā)電機主要通過自由端的摩擦電荷產(chǎn)生的位移對接地一端電極中的電磁感應效應來驅(qū)動外電路中載流子工作。(4)獨立層模式：因為摩擦起電效應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長的一段時間，因而采用對稱的電極結(jié)構(gòu)并使介電薄膜在這兩個電極之間進行往復運動便可以在電磁感應效應的作用下驅(qū)動電路中的載流子往復運動。1.2.2 早期的摩擦發(fā)電機最早的摩擦電發(fā)電機是一種通過接觸起電在高壓下產(chǎn)生靜電或電流的機械裝置。其中，最著名的是在 1880 年左右發(fā)明的 Wimshurst 起電機和在 1929 年發(fā)明的Van de Graaff 起電機，這兩種機器都是利用摩擦起電來積累靜電荷[21]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]蒲公英狀壓電振動能量收集裝置寬頻帶設(shè)計[J]. 劉祥建,陳仁文,侯志偉.  光學精密工程. 2014(07)
[2]淺談世界能源危機及中國的戰(zhàn)略抉擇[J]. 白少成.  實驗科學與技術(shù). 2006(S1)
[3]能源危機與對策[J]. 張光寅.  科學中國人. 2003(08)

博士論文
[1]聚合物交聯(lián)機理研究及高強度水凝膠結(jié)構(gòu)的調(diào)控[D]. 梁紹寧.浙江大學 2018
[2]摩擦納米發(fā)電機設(shè)計與制備及應用研究[D]. 蘇元捷.電子科技大學 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[D]. 肖鑫澤.吉林大學 2015
[2]基于熱釋電、摩擦電效應的納米發(fā)電機及其應用的研究[D]. 冷強.重慶大學 2015



本文編號：3232810