柔性可拉伸摩擦电发电机在能量收集和触觉传感中的应用
发布时间：2020-04-10 08:58
【摘要】：摩擦电发电机作为一种新颖的能量收集器件,具有高效率、低成本和结构多样性等优异的性能。在环境能量收集、自供电微纳系统、可穿戴器件以及分布式智慧系统方面具有广阔的应用前景。本论文基于PAAm-LiCl 水凝胶电极制备柔性可拉伸可穿戴摩擦电发电机,并在PAAm-LiCl 水凝胶柔性电极、机械能收集和智能传感上做了一系列的工作,构建了单电极模式的柔性可拉伸摩擦电发电机,用来收集人体运动过程中产生的机械能;构建了非接触式摩擦电发电机,并探究了性能输出与接近距离的关系;构建了触觉传感器,并进行了接触式和非接触式传感模式的探究。通过模具成型的方法制备了柔性可拉伸摩擦电发电机,以PAAm-LiCl水凝胶做电极,以Ecoflex 00-30硅橡胶薄膜作摩擦层。制备的PAAm-LiCl 水凝胶电极可承受231%的形变,电阻率为26.5 Ω.cm。制备的摩擦电发电机可承受各种形变而不损害其性能输出,在水凝胶电极面积占比为70%时,该发电机开路电压可达117 V,短路电流可达1μA,在负载为160 MQ下平均功率为10 μW。除此之外,在非接触模式下,在两平行电极接近距离为1mm时,其开路电压为67 V,短路电流约为500 nA,同时在探究性能输出与接近距离的关系时,我们发现在极小范围内(约0-2.5mm),非接触式摩擦电发电机电压输出与两摩擦层间最近靠近距离成反比。另外,我们基于阵列电极模式制备了触觉传感器,所有电极呈阵列排布,由独立的通道连接至检测系统,并共用一个硅胶薄膜摩擦层。该器件不仅支持多点触控检测,而且还可以应用于非接触式近距离触觉感应,可以实现二维平面内非接触位移的实时监控。
【图文】：
这个能量可以是遍布我们生活周围的各种机械能。自王中林教授首次发明摩擦电逡逑发电机后，许多研究人员纷纷投入其中，目前己经形成４种主要的工作模式［１＜）］逡逑（如图１－１），分别为：垂直接触分离模式、横向滑动摩擦模式、单电极模式、自逡逑由运动摩擦模式。逡逑⑻逦（ｂ）逡逑＾邋：！■；．．邋—逡逑／邋［、邋／逡逑ｆ邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｃｏｎｔａｃｔ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ邋＼逦／邋ｊ邋Ｌａｔｅｒａｌ邋ｓｌｉｄｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逦、逡逑：逦ｍｏｄｅ逦Ｉ逦ｉ逦￣’逦＊逦ｉ逡逑＼逦．一—．一———－—逦逦——ｉ逦ｉ逦＿■逦＿邋ｉ逡逑！邋ｉ邋＋＋＋＋４．＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋／逦１邋Ｊ逦！逦逦逦？媒；逡逑，邋ｌ逦；邋“十扛ｈ＋ｒ逦：逦逦逦Ｊ邋，逡逑＿Ｊ逦：逦：逦＿邋！逡逑，，：一－一一一—一 ＿ｒ％？一－ｒ＊＾ｒ＊－ｒ＊ 邋—￣—一一一邋—￣邋￣邋—－－ｒ￣？－ｒ＊－ｒ＊逡逑１邋［邋Ｓｉｎｇｌｅ－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ邋ｍｏｄｅ逦ｆ邋Ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ邋ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃ－丨ａｙｅ７｜、逡逑ｉ邋。￣”’丨 １邋ｉ邋ｊ逦ｍｏｄｅ逦［邋ｉ逡逑！逦－逦■逦！邋Ｉ逦ｒ：邋＇存＇…逦；逡逑ＨＩ逦；逦；醒a桑海灰诲危义蠒芎义希ǎ悖╁危у危ⅲ危ǎ洌╁义贤迹保材Σ恋缒擅追⒌缁乃闹止ぷ髂Ｊ绞疽馔迹哄义希ǎ幔┐怪苯哟シ掷牍ぷ髂Ｊ剑唬ǎ猓┖嵯蚧Σ凉ぷ髂Ｊ剑诲义希ǎ悖┑サ缂ぷ髂Ｊ剑唬ǎ洌┳杂稍硕Σ凉ぷ髂Ｊ剑郏
本文编号：2622026
【图文】：
这个能量可以是遍布我们生活周围的各种机械能。自王中林教授首次发明摩擦电逡逑发电机后，许多研究人员纷纷投入其中，目前己经形成４种主要的工作模式［１＜）］逡逑（如图１－１），分别为：垂直接触分离模式、横向滑动摩擦模式、单电极模式、自逡逑由运动摩擦模式。逡逑⑻逦（ｂ）逡逑＾邋：！■；．．邋—逡逑／邋［、邋／逡逑ｆ邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｃｏｎｔａｃｔ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ邋＼逦／邋ｊ邋Ｌａｔｅｒａｌ邋ｓｌｉｄｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逦、逡逑：逦ｍｏｄｅ逦Ｉ逦ｉ逦￣’逦＊逦ｉ逡逑＼逦．一—．一———－—逦逦——ｉ逦ｉ逦＿■逦＿邋ｉ逡逑！邋ｉ邋＋＋＋＋４．＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋／逦１邋Ｊ逦！逦逦逦？媒；逡逑，邋ｌ逦；邋“十扛ｈ＋ｒ逦：逦逦逦Ｊ邋，逡逑＿Ｊ逦：逦：逦＿邋！逡逑，，：一－一一一—一 ＿ｒ％？一－ｒ＊＾ｒ＊－ｒ＊ 邋—￣—一一一邋—￣邋￣邋—－－ｒ￣？－ｒ＊－ｒ＊逡逑１邋［邋Ｓｉｎｇｌｅ－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ邋ｍｏｄｅ逦ｆ邋Ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ邋ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃ－丨ａｙｅ７｜、逡逑ｉ邋。￣”’丨 １邋ｉ邋ｊ逦ｍｏｄｅ逦［邋ｉ逡逑！逦－逦■逦！邋Ｉ逦ｒ：邋＇存＇…逦；逡逑ＨＩ逦；逦；醒a桑海灰诲危义蠒芎义希ǎ悖╁危у危ⅲ危ǎ洌╁义贤迹保材Σ恋缒擅追⒌缁乃闹止ぷ髂Ｊ绞疽馔迹哄义希ǎ幔┐怪苯哟シ掷牍ぷ髂Ｊ剑唬ǎ猓┖嵯蚧Σ凉ぷ髂Ｊ剑诲义希ǎ悖┑サ缂ぷ髂Ｊ剑唬ǎ洌┳杂稍硕Σ凉ぷ髂Ｊ剑郏
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