柔性复合纳米发电机的研究及其传感器应用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haofan555888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,纳米发电机成为微纳米发电领域和传感器领域的研究热门。经过这些年的研究,研究人员已经能很好地制备基于刚性衬底的压电纳米发电机(PENG)和摩擦纳米发电机(TENG)。由于刚性基底和单一收集模式的局限,纳米发电机的研究在往柔性和提高性能输出的方向发展。本文通过真空抽滤和热压工艺,成功制备出一款柔性芳纶纤维基摩擦电纳米发电机(AF-TENG)。AF-TENG采用芳纶纤维(AF)和银纳米线(Ag NWs)两种材料。研究发现,AF-TENG的电学输出和AF的长度、Ag NWs的长径比呈均正相关。1.0g/m~2的Ag NWs和110℃热压能使AF-TENG的性能最优,其开路电压(VOC)和短路电流(ISC)分别为133.5V和1.15μA。在15MΩ的负载电阻下工作时,功率密度达118.2m W/m~2。AF-TENG的输出和空气的相对湿度呈线性关系。AF-TENG工作稳定,暴露在空气中300天后,性能依旧保持为最初的80%以上。本文还通过水热法制备了一种氧化锌基压电纳米发电机(ZnO-PENG)。ZnO-PENG以氧化锌纳米棒阵列(ZnO NRs)作压电层,柔性透明的ITO/Kapton薄膜作电极和基底。通过AFM、SEM、XRD和PL等表征手段,对ZnO NRs的微观形貌和结构进行分析。研究发现,ZnO NRs具有较高的长径比(25.68),c轴取向好且缺陷态小。ZnO-PENG的压电输出和器件面积呈正相关,串联连接可以提高器件的输出特性。ZnO-PENG对动态的压力(不同的压力施加方式和不同的弯曲释放速度)有较强的感知能力。ZnO-PENG对紫外光呈现出很好的响应(49.02%),这归因于增强的屏蔽效应。我们将AF-TENG和ZnO-PENG集成在一起,形成一款柔性复合纳米发电机(AF-ZnO-HNG)。研究分析AF-ZnO-HNG的工作过程,并通过发电单元的不同连接方式,验证了压电单元比摩擦电单元具有更低的内部阻抗。在连接储能电路后,AF-ZnO-HNG可以驱动数码管、50个LEDs或电子表。最后,我们实现了基于AF-ZnO-HNG的湿敏传感器、紫外传感器和计步传感系统。
其他文献
背景:非阻塞性心绞痛(Angina with no obstructive coronary artery,ANOCA)发病率高,有研究表明,在女性心绞痛患者中,属于非阻塞性心绞痛的患者占比超三分之二。心理因素是非阻塞性心绞痛的重要影响因素。负面的心理健康对心血管疾病的预后存在不利影响。自主神经系统是心理和心脏之间的重要桥梁。探索心理应激对非阻塞性心绞痛患者自主神经系统影响的潜在机制,有利于为非阻
第三代半导体氮化镓,具有高电子迁移率、优异的禁带宽度、高工作频率、大击穿电压、高饱和电子速度等优点,成为制备微波器件的优异材料。在5G时代,无线基站要求射频功率放大器具有更高的工作频率和效率,功率放大器的核心器件是微波晶体管。相比于硅、砷化镓材料制备的晶体管,氮化镓基微波晶体管更能满足5G时代的功率放大器的要求。微波晶体管在进行引线键合时,引线的物理特性对微波晶体管的传输特性有重要影响。微波晶体管
据统计,印染行业中所使用的偶氮染料占比高达70%,然而未经妥善处理的偶氮染料废水肆意排放将对生态环境造成极大的破坏。近年来,铁基非晶态合金在处理偶氮染料废水时具有较好的降解偶氮染料性能、成本低、操作简单以及二次污染少等优势而备受关注,但非晶态合金的降解机理尚不明朗、类金属元素添加作用不明以及如何提升降解效率等问题限制了其在工业上的应用,因此针对上述问题开展相关工作具有重要的科学意义和应用价值。本文
学位
随着中国经济的不断发展,人们对出行的需求越来越高。日常生活中人们在不同地点间的快速移动,往往需要求助于运动规划算法。多路径规划是运动规划的主要研究内容之一,传统的路径规划算法着眼于优化一条最优路径,而多路径规划算法考虑到多条路径之间的相互影响,致力于寻找一个最优的路径集,多路径优化算法的应用可以涵盖日常生活的各种场景,如疏散路径优化问题、需求响应式公交路径优化问题等等。疏散路径优化(EPO,Eva
近年来,由不同降解方法产生的果胶片段基于对半乳糖凝集素-3(Gal-3)的特异性结合而产生多样的生物学功能,因而受到学术界和医药领域的广泛关注。越来越多的研究表明,鼠李半乳聚糖-I(RG-I)是果胶与Gal-3结合的主要活性片段;临床医学证实,Gal-3在许多转移性癌细胞亚群中呈高表达,因而是癌症治疗的新靶标。为此,本研究基于RG-I片段与癌细胞表面Gal-3特异性结合的原理,提出将RG-I作为一
随着计算机能力与人工智能的发展,社会对电力系统的智能化与自动化水平提出了更高的要求,希望在输电、变电、配电、基建等多种类型作业场景下实现对人员和设备等风险进行实时可视化和智能研判。例如在变电站日常监测工作中,积累了大量变电设备的红外图像以及工作人员的安全帽图像,工作人员需要在海量图像中确定变电设备的类别并确定其运行状态、判断其故障形式,判断多地多人的行为是否遵守安全规章制度。图像的成像质量、变电设
随着经济的发展和工业化进程的加快,我国面临着越来越突出的水安全问题,在水资源的污染防治中,对流域高效准确的水质预测,可清晰地反应流域的水质变化趋势,据此可及时调整水资源保护的各项措施,将水资源污染由事后治理转变为事前预防,有效改善水污染防治现状。近年来,随着越来越多的水质预测体系的建立,水质预测技术也日益完善,但面对复杂的水质变化特征,现有水质预测模型很难实现稳定准确的预测,迫切需要将不同模型进行
目的 探讨复合式小梁切除术治疗原发性开角型青光眼的临床效果。方法 选取2017年1月至2019年12月华中科技大学同济医学院附属协和医院收治的56例原发性开角型青光眼患者,根据手术方式的不同分为对照组(28例)和观察组(28例)。对照组采用常规小梁切除术进行治疗,观察组采用复合式小梁切除术进行治疗。比较两组患者的临床疗效、视力功能恢复情况、临床指标改善情况及并发症发生情况。结果 观察组的临床疗效、
低碳经济正成为当今世界经济社会发展的趋势,在低碳型城市交通体系建设中,新能源汽车因其低能耗、环保等优点逐步被推广为燃油汽车的替代品。在物联网技术的大力发展之下,面向新能源汽车的线上打车服务成为一种新趋势。线上订单的接收和处理通常由一个中心化的服务平台完成,以便于车辆资源的统一管理。这种中心化的调度模式为客户提供了高安全性和高效率,同时也给调度平台带来了沉重的计算负担,需要一种高效的全局调度方法以支