细晶压电陶瓷的能量收集特性研究

发布时间：2021-03-03 05:31

　　近年来,面对化石能源的日益消耗,如何将环境中无时无处不存在的机械振动能回收为可以再利用的电能愈发受到重视,压电能量收集技术也受到更多的关注。同时,为了实现电子器件小型化、叠层化,需要制备细晶压电陶瓷。其中,制备的关键在于设计具有高能量密度的细晶压电陶瓷。由于铅基钙钛矿型材料有较强的压电性能、较高的居里温度,成为目前使用最为广泛的压电能量收集材料。因此,在本研究中,针对能量收集器件对压电陶瓷材料的性能要求,选择高性能铅基钙钛矿型压电材料为研究对象,采用高能球磨法合成纳米前驱粉体,在此基础上,分别与传统无压烧结技术和放电等离子烧结技术结合,进一步通过晶粒尺寸的调控,设计和制备具有综合性能优异的能量收集用细晶压电陶瓷。深入探讨陶瓷的致密化行为、晶粒尺寸与电学性能之间的关联性,并利用悬臂梁型能量收集器评估陶瓷的发电特性。主要内容如下:第一,为了构建铅基亚微米晶压电陶瓷,本工作采用高能球磨法直接一步制备高烧结活性的PZN–PZT纳米粉体。随后,结合传统无压烧结技术制备了高密度的PZN–PZT细晶陶瓷,并通过改变烧结温度在亚微米范围内调节晶粒尺寸。研究了晶粒尺寸对电学性能的影响。此外,也对悬臂梁式... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

几种压电能量收集装置：(a)不对称式，(b)阵列式，(c)复合式，(d)十字形Fig.1-1Severalpiezoelectricenergyharvestingdevices:(a)asymmetrical,(b)array-typed,(c)combine-typed,(d)cross-shaped

种压电能量收集装置：(a) 不对称式，(b) 阵列式，(c) 复合式，(d) 十everal piezoelectric energy harvesting devices: (a) asymmetrical, (b) array-ty(c) combine-typed, (d) cross-shaped能量收集的应用戴设备：通过收集人体运动过程中产生的振动能是实现清洁、有吸引力的途径，可以为智能穿戴设备提供能量。Zhao 等人厚度的夹层结构，如图 1-2，把多层 PVDF 膜夹在两个板子之可以很好地与与鞋结合为一体，收集人体运动中的能量来驱动传集器有优异的耐久性，可广泛应用于步态分析、健康监控等领

北京工业大学工学硕士学位论文：随着汽车行业的不断进步，汽车上的传感器也逐渐增多驶人员的安全性和优化汽车性能的作用，随之带来的为传受到关注。范等人[19]对压电式振动能量收集系统的结构以分析，并在仿真分析的基础上设计了一套压电能量收集装动能量收集装置系统获得的最大开路电压是 4.45 V，最以为车载传感器提供能量。：利用压电能量收集技术使低功耗无线传感器的自供电成了一体化混合环境能量收集系统，如图 1-3 所示。该收集的射频电磁波能和振动能，通过将射频收集天线和压电陶环境能量。测试表明该能量收集系统在 10 Hz 振动频率率可达 25 mW，满足低功耗传感器的功率需求。该装置好的环境适应能力，对解决传感器可靠供电问题具有积极


本文编号：3060709