柔性摩擦纳米发电机的构建及其性能增强研究

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xialiaoj
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
随着物联网(IoTs)、人工智能的快速发展,越来越多的传感网络在人们的日常生活中被广泛应用并发挥极其重要的作用。目前,传感网络仍主要由传统电池供电。然而,传统电池广泛的使用面临频繁充电、更换以及环境污染等重要科学问题。因此,如何为传感网络提供可持续、无污染的能源供给成为物联网发展的巨大挑战。我们周围存在的机械能具有分布广泛和可再生的特点,收集环境中的机械能为解决上述科学问题提供了重要的途径。自2012年以来,摩擦纳米发电机(TENG)在收集环境机械能方面展现出广阔的应用前景,并且其在收集人体机械能方面具有明显的优势,但是如何高效收集人体机械能的技术仍然需要进一步发展。因此,开发一种能够适应人体运动并高效收集人体机械能的柔性TENG是本论文的第一研究要点。另外,TENG的输出性能仍然具有进一步提高空间,因此如何提高TENG的输出性能是本论文的第二研究要点。基于以上研究要点,本论文从材料选择以及结构设计等方面出发,构建了柔性摩擦纳米发电机,并且对其电学输出性能进行了系统的科学研究。本论文的主要研究结果如下:(1)我们利用生物相容性的电解质溶液(碘化钾甘油溶液)作为电极材料、有机硅橡胶作为封装和摩擦材料,成功构建了柔性、可拉伸和形状自适应的摩擦纳米发电机(LS-TENG)。该器件展现出优异的电学输出性能:面积为4×4 cm~2的器件在人手拍打时,最大开路电压、短路电流和功率密度分别为300 V、17.5 mA m-2和2.0W m-2。碘化钾甘油溶液具有极低的杨氏模量使得LS-TENG具有优异的机械性能,如拉伸、扭曲、折叠。另外,由于较高的分子间作用力,甘油的蒸发速率远小于水的蒸发速率,极大地提高了LS-TENG的稳定性。该器件不仅能够收集人体运动机械能为电子设备供电(例如LED、手表、计算器等),还可作为自驱动传感器实现人体运动监测和人机交互的功能。本工作所制备的器件在电子皮肤、可穿戴多功能智能电子产品、软机器人、自供电生物医学监测等领域具有广阔的应用前景。(2)为了提高摩擦纳米发电机的电学输出性能,将水热法制备的四方相钛酸钡纳米粒子(BTO NPs)(粒径约为100nm)掺入到聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)基体中,并利用静电纺丝技术制备的PVDF-TrFE/BTO NPs纳米纤维膜(负摩擦材料)和尼龙膜(正摩擦材料)构建了高输出性能的摩擦纳米发电机。BTO NPs的掺入提高了PVDF-TrFE纳米纤维膜的介电性能和表面电荷密度,进而显著提高了摩擦纳米发电机的电学输出性能。当掺杂浓度从0wt%增加至0.5wt%时,器件(3×3cm~2)的开路电压从144V增加至270V,相应的短路电流从8.1μA增加至27μA,输出功率从465μW增加至2880μW。同时,基于静电纺丝纤维膜的TENG在低频运动下表现出了优异的电学输出性能、稳定的(>7K循环)输出、快速为商用电容器充电以及持续驱动低功耗电子设备(例如商用LED)的能力。从材料和介电常数调控的角度出发,本研究为构建高输出性能的摩擦纳米发电机提供了一种简单、有效的方法。
其他文献
制剂生物等效性试验是评价仿制药内在质量的关键之一。美国食品药品监督管理局颁布的“特定品种生物等效性指导原则”中,对鼻用制剂如何进行生物等效性试验提出相应要求,其要点包括试验设计、种类、检测指标、生物豁免原则等,以上指南对我国正在开展的仿制药质量与疗效一致性评价工作有着重要的借鉴意义。
目的 探讨血氧水平依赖MRI评估2型糖尿病(T2DM)患者肾氧合水平与早期肾功能损伤的相关性。资料与方法 选取2021年1—9月西安市第三医院内分泌科确诊的40例T2DM患者及24例健康志愿者,行腹部常规MRI及血氧水平依赖MRI检查,根据尿白蛋白排泄率将T2DM患者分为尿白蛋白正常组21例和尿白蛋白微量组19例。由2名影像科主治医师分别于肾门水平每侧肾脏上、中、下极的皮质及髓质内绘制6个圆形感兴
课堂教学的有效实施离不开合理预设的教学设计,以“生态系统的信息传递”一节为例,分析“互联网+”教学与高中生物学的有效融合方式,为一线教学提供参考。
随着全球经济一体化和市场经济环境日益复杂,企业面临的竞争压力也不断加大。企业在经营与生产方式改革、规模结构调整、营销模式创新等方面迎来不小挑战,同时也增加其经营不确定性。在这种局面下企业审计风险也势必会随之加大。如何对审计风险进行精准识别、提高审计风险控制质量和水平,是会计师事务所经营发展所需要考虑的重要问题。文章通过分析会计师事务所审计风险产生的原因、特征,探讨如何采取有效控制措施。
在建设以企业为核心、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系中,技术市场处于核心领域,因此需要对中国技术市场发展的主体—功能路径与区域差异进行深度剖析,以发挥区域典型技术市场在知识生产、交易协作和价值实现中的决定性作用。首先,通过对文献的梳理,将技术市场众多主体划分为供给主体、需求主体、中介主体、政府主体四类,总结提出技术市场主体—功能模型。其次,运用结构方程模型,以2008—2018年全国30个
<正>社会经济形势的不断变化,促使国有企业转型升级,以跟上经济市场的发展步伐。薪酬管理是任何一个企业都必须高度重视的工作,有效的薪酬管理有利于优化人力资源配置,激发员工积极性、提高企业活力、优化管理水平,为企业长久发展奠定良好基础。当前,我国已步入知识经济时代,人力资源对于国有企业的重要性愈发凸显,国有企业要做好人力资源管理工作,薪酬管理是尤为关键的一环。国有企业要加强薪酬管理,持续优化薪酬管理模
期刊
为探究茶梅花在活体状态下的挥发物成分特征,采用动态顶空采集法-全自动热脱附-气相色谱/质谱(ATD-GC/MS)技术测定3个品种(‘秋芍药’‘美娇颜’和‘丹玉’)茶梅花的挥发物成分及其相对含量。结果表明:从3个品种的茶梅花中共检测出45种挥发性成分,以醛酮类和烷烃类化合物种类为主,其中,碳酸二乙酯和4,6-二甲基十二烷为‘秋芍药’花的主要特征成分,2-甲基-4-戊烯醛、壬醛、十七烷、二十烷为‘美娇
小学语文教育的一个重要功能就是陶冶学生的情操,要实现这个功能就需要在语文教学中进行情境创设。情境创设教学法是教师在课堂上有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景,激发学生一定的态度体验,促进对教材的理解,从而使学生的心理机能得到发展的教学方法。文章从语文教学的实际发展情况和学生个性特征出发,探讨了运用情境教学的开展策略,旨在全面提升小学语文阅读教学质量,促进学生语文学科核
针对全要素影响的会计师事务所审计风险控制效率参差不齐现状,文章结合我国独立审计健康发展的迫切需要,采用数据包络法等分析了具有证券资格的39家会计师事务所审计风险控制效率情况。静态分析结果表明,会计师事务所实施审计风险控制中非货币性计量属性特征的投入产出要素指标对其风险抵御能力影响显著,除国际“四大”和国内“八大”中部分事务所TE均值为1外,多数本土事务所都未达到1。动态分析看,Tfpch≥1的进步