有序微结构碳薄膜的制备及自驱动微流体发电研究
发布时间：2021-08-29 18:56
随着社会的发展,能源对人们的生产生活越来越重要。科学技术的不断进步使得人们可以通过多种方式从环境中获取能量,为解决能源危机提供了多种方案。自然环境中水资源丰富,使得固体与液体相互作用的界面普遍存在。在很久以前,人们就已经观察到固-液界面发生相互作用时会产生电信号,但由于这些电信号比较微弱,因而很难得到应用。近年来,随着微纳米技术的迅猛发展,人们陆续在碳纳米管、石墨烯等碳基材中发现新的固-液界面相互作用产生较强的电效应,如:湿度发电、流体流动发电、液滴移动发电等,有望成为新的能源供给方式。然而,这些新的发电方式往往需要外接驱动装置,或者需要高湿度、高的液体离子浓度差等特殊环境条件。因此如何才能实现发电的“无泵化”,提高环境适应性仍然有待进一步研究。研究表明,有序微纳米结构能够提供强大的毛细力,可以实现液体的自驱动。本文首先在水稻叶有序平行沟槽结构与大树有序通孔结构的启发下,利用定向冰模板法制备出仿生有序结构即平行沟槽结构与有序多孔石墨烯碳薄膜结构,有序多孔结构的流阻低,毛细力大,能实现微流体的快速自驱动;然后将碳材料引入其中实现了微流体自驱动发电,并进一步分析了微流体发电的原因;最后对输...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水利发电与智能设备[2]
浙江工业大学硕士学位论文2图1-2微流体发电的应用[5-16]Figure1-2.Applicationsofmicrofluidicpowergeneration[5-16]尽管微流体发电已经取得了较大的研究进展，但是仍然存在许多问题有待进一步解决。比如目前的微流体的发电多为以碳材料通过无序堆叠组成的无序孔道中流动发电[17,18]，或者需要外接驱动装置以实现流动发电[19,20]。如图1-3这些方式都能够从环境捕获能量，然而形成的无序孔道极易塌陷损坏，孔道中的流动阻力较大，阻碍了流体的流动，增加驱动装置又形成了一种新的能量损耗。这些问题都极大限制了微流体发电的应用[21-24]。图1-3多种形式的微流体发电[17-20]Figure1-3.Variousformsofmicrofluidicpowergeneration[17-20]
浙江工业大学硕士学位论文2图1-2微流体发电的应用[5-16]Figure1-2.Applicationsofmicrofluidicpowergeneration[5-16]尽管微流体发电已经取得了较大的研究进展，但是仍然存在许多问题有待进一步解决。比如目前的微流体的发电多为以碳材料通过无序堆叠组成的无序孔道中流动发电[17,18]，或者需要外接驱动装置以实现流动发电[19,20]。如图1-3这些方式都能够从环境捕获能量，然而形成的无序孔道极易塌陷损坏，孔道中的流动阻力较大，阻碍了流体的流动，增加驱动装置又形成了一种新的能量损耗。这些问题都极大限制了微流体发电的应用[21-24]。图1-3多种形式的微流体发电[17-20]Figure1-3.Variousformsofmicrofluidicpowergeneration[17-20]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纳米碳的水伏材料及其能量转换器件[J]. 谭进,唐群委,贺本林. 科学通报. 2018(27)
[2]水蒸发驱动柔性自支撑复合发电碳膜[J]. 丁天朋,刘抗,李嘉,杨培华,陈千,薛国斌,周军. 科学通报. 2018(27)
[3]低维碳材料水伏效应的传感应用[J]. 周建新,何哲. 科学通报. 2018(27)
[4]3D打印制备多孔结构的研究与应用现状[J]. 杨建明,汤阳,顾海,刘永加,黄大志,陈劲松. 材料导报. 2018(15)
[5]纳米孔道动电效应能量转换系统的前沿研究进展[J]. 杨仙,闵伶俐,朱颖琳,曹留烜,谢彦博,侯旭. 应用化学. 2018(06)
[6]微纳系统中的可持续自供型电源:能源研究中的新兴领域[J]. 王中林. 科学通报. 2010(25)
[7]具有特殊浸润性的仿生智能纳米界面材料[J]. 江雷. 科学观察. 2007(05)
博士论文
[1]纳米多孔界面离子传输与能量转换[D]. 杨培华.华中科技大学 2018
[2]基于动电现象的微流体发电机[D]. 丁天朋.华中科技大学 2017
硕士论文
[1]聚丙烯挤出发泡片材工艺及冷却设备优化研究[D]. 王泽鸣.北京化工大学 2018
[2]基于纳米多孔二氧化钛薄膜的动电现象研究[D]. 陈千.华中科技大学 2018
[3]冰模板法制备长程有序多孔材料[D]. 杨苗.浙江大学 2017
[4]基于石墨烯网的流体发电装置[D]. 劳俊超.南昌大学 2016
本文编号：3371198
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水利发电与智能设备[2]
浙江工业大学硕士学位论文2图1-2微流体发电的应用[5-16]Figure1-2.Applicationsofmicrofluidicpowergeneration[5-16]尽管微流体发电已经取得了较大的研究进展，但是仍然存在许多问题有待进一步解决。比如目前的微流体的发电多为以碳材料通过无序堆叠组成的无序孔道中流动发电[17,18]，或者需要外接驱动装置以实现流动发电[19,20]。如图1-3这些方式都能够从环境捕获能量，然而形成的无序孔道极易塌陷损坏，孔道中的流动阻力较大，阻碍了流体的流动，增加驱动装置又形成了一种新的能量损耗。这些问题都极大限制了微流体发电的应用[21-24]。图1-3多种形式的微流体发电[17-20]Figure1-3.Variousformsofmicrofluidicpowergeneration[17-20]
浙江工业大学硕士学位论文2图1-2微流体发电的应用[5-16]Figure1-2.Applicationsofmicrofluidicpowergeneration[5-16]尽管微流体发电已经取得了较大的研究进展，但是仍然存在许多问题有待进一步解决。比如目前的微流体的发电多为以碳材料通过无序堆叠组成的无序孔道中流动发电[17,18]，或者需要外接驱动装置以实现流动发电[19,20]。如图1-3这些方式都能够从环境捕获能量，然而形成的无序孔道极易塌陷损坏，孔道中的流动阻力较大，阻碍了流体的流动，增加驱动装置又形成了一种新的能量损耗。这些问题都极大限制了微流体发电的应用[21-24]。图1-3多种形式的微流体发电[17-20]Figure1-3.Variousformsofmicrofluidicpowergeneration[17-20]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纳米碳的水伏材料及其能量转换器件[J]. 谭进,唐群委,贺本林. 科学通报. 2018(27)
[2]水蒸发驱动柔性自支撑复合发电碳膜[J]. 丁天朋,刘抗,李嘉,杨培华,陈千,薛国斌,周军. 科学通报. 2018(27)
[3]低维碳材料水伏效应的传感应用[J]. 周建新,何哲. 科学通报. 2018(27)
[4]3D打印制备多孔结构的研究与应用现状[J]. 杨建明,汤阳,顾海,刘永加,黄大志,陈劲松. 材料导报. 2018(15)
[5]纳米孔道动电效应能量转换系统的前沿研究进展[J]. 杨仙,闵伶俐,朱颖琳,曹留烜,谢彦博,侯旭. 应用化学. 2018(06)
[6]微纳系统中的可持续自供型电源:能源研究中的新兴领域[J]. 王中林. 科学通报. 2010(25)
[7]具有特殊浸润性的仿生智能纳米界面材料[J]. 江雷. 科学观察. 2007(05)
博士论文
[1]纳米多孔界面离子传输与能量转换[D]. 杨培华.华中科技大学 2018
[2]基于动电现象的微流体发电机[D]. 丁天朋.华中科技大学 2017
硕士论文
[1]聚丙烯挤出发泡片材工艺及冷却设备优化研究[D]. 王泽鸣.北京化工大学 2018
[2]基于纳米多孔二氧化钛薄膜的动电现象研究[D]. 陈千.华中科技大学 2018
[3]冰模板法制备长程有序多孔材料[D]. 杨苗.浙江大学 2017
[4]基于石墨烯网的流体发电装置[D]. 劳俊超.南昌大学 2016
本文编号：3371198
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