基于摩擦发电机的高压电吸附与传感

发布时间：2021-10-22 05:39

　　随着物联网（IoTs）时代的到来,发展大规模多功能传感系统显得尤为重要。由于这些传感器不仅分布范围广并且具有移动性,因此需要寻找分布式能源为其供能,这可以通过太阳能,热能,风能还机械振动能等来实现。王中林院士研究团队在2012年发明用于收集机械能的摩擦发电机是新时代能源的最佳选择之一,因为摩擦起电一种普遍且无处不在的现象。本论文基于摩擦发电原理,在自供能高压驱动器和柔性传感器件两个方面进行了研究与探讨。主要研究要点如下:（1）静电吸附通常使用外部电源供能产生吸附力,常用在机器人和材料搬运领域。在本研究中,我们提出了一种使用增强型摩擦发电机（TENG）为静电吸盘提供电能的自供能静电吸附系统。通过引入电荷补充通道,TENG的开路电压可以显著提升10倍以上,单个TENG单元的开路电压可从230V左右增加至3300V以上,如此高压可以为静电吸盘供能并产生足够实际应用的电吸附力。电荷补充通道通过对耗散电荷的补充作用,使TENG电极维持最佳的电荷分布状态,在给定的表面电荷密度和器件配置下实现最高的开路电压。这种自供能静电吸附系统能够简单直接操控各种材料,展现出在材料搬运和机器人领域的巨大应用潜能。... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

伴随着工业发展的能源革命[2]

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文，摩擦纳米发电机通过摩擦起电和静电感应现象相互耦合把机械能转变种不同材料相摩擦时，这两种材料将在接触表面上产生等量极性相反的两种材料受外力作用开始分离时，在两种材料的背电极上的感应电荷会动；如果将两个电极通过导线或者负载相连接，那么两材料之间的机械运电子在外电路之间来回流动[9]，这就是摩擦发电机的发电原理。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文路流动；（3）单电极式：吸引电子能力强、容易得到电子的材料作为自由移动层易失去电子的材料（例如金属铜、铝等材料）作为接地的单电极，与前两种模式的是其只有一个接地电极；（4）独立摩擦层移动式：主要特点为电极周期性的在质材料 A 背面分布，电极之间通过负载连接，电介质材料 B 作为自由移动层在质材料 A 上移动摩擦，这会使两电极之间产生电势差的变化，进而驱动电子电路负载在两电极之间来回流动。


本文编号：3450491