基于静电纺丝的BCTZ压电纳米发电机的制备与研究

发布时间：2020-12-07 11:51

　　全球范围内化石能源的过度使用引发了严峻的能源危机和恶劣的环境问题。坚定实行可持续的发展战略,加快开发可再生的清洁新能源已迫在眉睫。压电纳米发电机可以有效地把环境中的微弱机械能转变为电能,从而有望引领一场微纳尺度的新能源技术革命。本文以寻找环境友好、无污染的高性能压电材料为背景,以无铅BCTZ压电陶瓷为基础,以静电纺丝技术为主要的材料制备方案,定性地对比研究了三种基于BCTZ的柔性压电纳米发电机,并从原理上对其差异性的压电性能进行了分析和解释。基于静电纺丝制备的BCTZ纳米纤维经焙烧后,细腻光滑的表面变得十分粗糙,直径均匀地分布在100 nm–250 nm左右,并且结晶良好;在规律性的手指敲击作用下,基于无序BCTZ纳米短棒压电发电机输出的开路电压和短路电流最大分别为0.6 V、10 nA;经介电泳定向后,无序BCTZ纳米短棒在PDMS中沿电场线一致取向排列,纳米发电机的开路电压和短路电流分别提升至2.2 V、90 nA;利用平行铁丝电极收集的BCTZ纳米纤维具有良好一致取向性,由此制备的纳米发电机在规律性的弯折作用下,输出的最大开路电压、短路电流达到了3 V和110 nA。以上实验数据... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 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】：

环境中可利用的各种各样的能源Fig.1-1Allkindsofenergyavailableintheenvironment

上海交通大学硕士学位论文研究现状4 月，美国佐治亚理工学院的王中林教授带领的研究小（ZnO）纳米纤维独特的压电效应与半导体性能，巧真正的纳米发电机[26]。如图 1-2 所示，他们用导电性针拨动垂直结构的 ZnO 纳米纤维，在微纳米的尺度范转变成电能，并且效率也达到了 17%~30%。这一重大展历史上极具开创性的里程碑意义。在此以后，有关工艺、应用场景等的研究与文献都急剧地增加，也将用的一个全新时代。

图 1-3 单根 ZnO 纳米线发电机[27]Fig. 1-3 Nanogenerator based on single ZnO nanowire4 （a）PS 基底上生长 ZnO 纳米线的柔性纳米发电（b）PI/ZnO/PVDF 柔性纳米发电机[29]a) Flexible nanogenerator of ZnO nanowires array on P(b) Flexible nanogenerator based on PI/ZnO/PVDF，Hu 等[28]运用水热法在聚苯乙烯（PS）基底

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于静电纺丝技术的取向纳米纤维[J]. 蒋敏,王敏,魏仕勇,陈志宝,木士春.  化学进展. 2016(05)
[2]一维纳米材料定向排布技术的研究进展[J]. 胡林,陈长鑫,张亚非.  微纳电子技术. 2010(02)



本文编号：2903194