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基于多孔结构的微纳能源采集技术研究

发布时间:2023-11-11 16:36
  随着物联网技术的快速发展,由传感器、驱动器所串联成的庞大网络已经集成到城市里的每一处角落,这些设备为生理健康检测、可穿戴电子设备或是人工智能提供了技术支持。驱动这些设备所需要的功率并不高,但是由于其数量庞大,需要有能够保证移动性、可持续性的供电设备作为基础。目前许多微型电子设备都是通过电池进行能源供给,然而电池需要经常替换或是充电的缺点,以及在报废后造成的环境危害使得微纳能源采集成为了相关领域的研究热点。作为微纳能源采集领域中的一种关键性技术,纳米发电机可以将由小规模的物理变化而产生的振动、热量或声波等等能源转换为电能,压电、摩擦电或热释电纳米发电机都是其典型应用。多孔结构,或者说是海绵结构,作为一种实现纳米发电机的功能结构拥有大量优点,例如提高能量产生效率、高度的延展性以及易于投入生命科学方面的应用。根据上述背景情况,本文主要对基于多孔结构的压电纳米发电机的制备与测量进行探究。本文的主要工作归纳以下几点:1、本文首先讨论了聚合物多孔结构的实现方式,并分析其各自的优缺点以及适用环境。然后对能够实现压电性能的材料分类进行介绍。随后以BaTiO3纳米颗粒和MW-CNT作为功能材料,PDMS...

【文章页数】:58 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容与研究计划
第二章 柔性多孔结构基体制备
    2.1 PDMS的多孔结构实现方法
        2.1.1 直接模板法
        2.1.2 乳液模板法
        2.1.3 气体发泡法
        2.1.4 相分离法
        2.1.5 3D打印技术
    2.2 压电功能材料的分类研究
        2.2.1 压电陶瓷
        2.2.2 压电单晶
        2.2.3 聚合物
        2.2.4 聚合物/纳米复合材料
    2.3 多孔结构聚合物的制备
        2.3.1 基体材料的选择
        2.3.2 多孔结构聚合物加工设备
        2.3.3 制备过程
        2.3.4 制备过程的主要影响因素
    2.4 多孔结构聚合物的物理与结构特性
    2.5 本章小结
第三章 多孔结构压电纳米发电机的制备
    3.1 压电纳米发电机理论分析
        3.1.1 压电效应
        3.1.2 压电复合材料
        3.1.3 压电纳米发电机的工作原理
    3.2 压电材料的极化工艺
        3.2.1 影响压电性能的极化因素
        3.2.2 常用极化方法
    3.3 多孔聚合物的极化
        3.3.1 极化方案
        3.3.2 极化过程
        3.3.3 极化过程中主要影响因素
    3.4 纳米发电机压电性能的表征
        3.4.1 电信号输出
        3.4.2 正反接测试
        3.4.3 材料特性测试
        3.4.4 输出能力测试
    3.5 本章小结
第四章 制备与测试条件对压电纳米发电机性能的影响
    4.1 制备条件对性能的影响
        4.1.1 材料厚度对性能的影响
        4.1.2 BaTiO3 纳米颗粒掺杂浓度对性能的影响
        4.1.3 MW-CNT掺杂对性能的影响
    4.2 测试条件对性能的影响
        4.2.1 振动频率对性能的影响
        4.2.2 振动压力对性能的影响
        4.2.3 测试设备的表征误差
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献



本文编号:3862917

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