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MEMS加速度传感器需要外界提供电源才能正常工作。在这样的背景下,论文提出了一种基于柔性材料的自发电加速度传感器,该传感器基于摩擦发电效应,将环境中的机械能转变成电能,并通过产生的电学信号来检测外界加速度信号。论文主要研究内容如下: 首先研究了柔性发电材料PDMS的制备方法与图形化工艺——先利用各向异性湿法腐蚀技术制作出模具,再将模具上的图形转移到PDMS薄膜上。 然后分析了自发电加速度传感器的工作原理;建立其数学模型,来反映输出电压和输入加速度之间的关系;模拟结果表明,PDMS薄膜微金字塔结构间距为10微米时传感器的灵敏度,比PDMS薄膜微金字塔结构间距为20、30、40和50微米时传感器的灵敏度更大;分别使用微金字塔结构间距为20和10微米的PDMS薄膜制作了传感器样品S1和S2,测量结果表明,在80Hz频率、1.5~5.5m/s2加速度范围内,样品S2的灵敏度比样品S1的灵敏度更大;制作传感器样品S3和S4,用于传感器输出性能测量,实验结果表明,样品S3在1.6~5.5m/s2加速度范围内,灵敏度为1mV/(m/s2),非线性为0.86%,样品S4在1.3~5.7m/s2加速度范围内,灵敏度为1.33mV/(m/s2),非线性为0.64%;将传感器样品Z用于LED发光实验,收集25分钟振动台以80Hz,10m/s2振动加速度产生的能量可以成功点亮一个黄光LED灯;对传感器样品S5、S6和S7分别进行7000g、10000g和15000g冲击实验,通过SEM照片发现冲击实验后PDMS薄膜表面出现了纹理状的褶皱,测试结果表明三种样品冲击实验后,仍能正常工作。 最后考虑负载效应,利用建立的等效电路模型,分析了测量仪器内阻对测量自发电加速度传感器开路电压的影响。利用示波器(接入100MΩ探头)和采集卡(1MΩ内阻),对基于PDMS、PET和ITO薄膜制作的摩擦式纳米发电机(TENG)的开路电压进行测量,结果表明测量仪器内阻相差100倍,其测量开路电压的测量结果相差10倍。