基于摩擦纳米发电机的声能收集和人体运动能自驱动传感器

发布时间：2023-04-01 20:57

　　随着物联网技术的飞速发展,电子设备呈现多功能化,可移动,分布广泛的特点,而电子设备的多功能化不可避免的要用到大量的传感器网络。使用传统的电池给传感器供电有诸多缺点,如寿命有限且容易对环境造成污染等,因此如何驱动这些传感器网络成为制约物联网技术进步的一大障碍。近年来,摩擦纳米发电机作为一种将机械能转换为电能的新技术,在收集环境机械能方面展现出了广阔的应用前景,成为解决该问题的理想途径。机械能在我们的日常生活场景中随处可见,如人体的运动,声波导致空气的振动等。而声能作为一种无处不在的可再生能源,广泛分布在世界各个角落,如工厂运行的机器、建筑工地以及飞机场飞机起飞降落的过程几乎每天都在产生各种各样的声音能量。本论文围绕声波能量的高效收集与利用设计了一种与管状结构相集成的摩擦纳米发电机。该发电机在170 Hz、115 dB的声波的作用下可以产生高达400 V的开路电压及175μA的短路电流。发电机产生的电能经能量管理电路存储之后可以为一个额定电压为1.5 V的温湿度计持续供电。本工作不仅制作了将声能转换为电能的高性能摩擦纳米发电机,而且探索了一种自供电声传感应用的新途径,可以相信该项成果在人工...

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 摩擦纳米发电机的基本工作原理
    1.3 摩擦纳米发电机用于声波能量收集的研究进展
    1.4 摩擦纳米发电机用于人体运动能收集的研究进展
    1.5 本论文研究内容和意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义及创新点
    参考文献
第2章 声波驱动摩擦纳米发电机的制备与性能表征
    2.1 引言
    2.2 样品与器件制备
        2.2.1 静电纺丝简介
        2.2.2 PVDF薄膜的制备
        2.2.3 制作声音驱动的TENG
        2.2.4 速度传感系统的制作
        2.2.5 自驱动声传感器的制作
        2.2.6 样品表征与电信号测量
    2.3 摩擦纳米发电机的结构与工作原理
    2.4 不同频率下的TENG的电输出
    2.5 TENG的功率及充电性能
    2.6 TENG用于自驱动速度探测器
    2.7 TENG用于自驱动声传感器
    2.8 TENG用于自驱动能源系统
    2.9 本章小结
    参考文献
第3章 摩擦纳米发电机用于收集人体运动能
    3.1 引言
    3.2 器件的制备与工作原理
        3.2.1 器件的制备过程
        3.2.2 摩擦纳米发电机的结构图和原理
    3.3 摩擦纳米发电机用于收集人体运动能
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 结论
致谢
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本文编号：3777852