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由于近年来MEMS器件在消费电子、汽车、军事和医疗等领域得到了广泛应用,因此对能够给MEMS器件进行充电的微型能量采集器的需求也越来越迫切。本文主要介绍一种新型的具有生物兼容的三维柔性电磁式能量采集器的设计和制备。器件被设计成方盒的形状,永磁体封装于器件内部,在六个面上均有C铜线圈,当磁铁振动时六个线圈均能产生能量,较一个磁体配一个铜线圈的常见设计的能量密度有大幅度提高。此器件的主结构均由具有生物兼容性的柔性材料(Parylene和PDMS)构成,能承受一定程度的形变,故器件可被应用于军事和医疗等特殊场合。 我们对器件进行了仿真计算,ANSYS仿真结果显示,器件的谐振频率为20Hz,可用于低频振动环境下的能量采集。此柔性能量采集器经由物理气相淀积、溅射、光刻、电镀、化学腐蚀和封装等微加工工艺制备而成。并进行了相应的测试,输出效果不够理想,在0.5g加速度下,一个面上的铜线圈最大峰峰值电压为8.145mV。 为进一步提高微型柔性发电机的性能,论文对基于氧化锌纳米线(ZnONanowires)的柔性压电式能量采集器开展了前期研究,即采用具有低温,低成本,高效率,大面积等优点的水热法在柔性衬底上制备ZnO纳米线。使用六水合硝酸锌和六亚甲基四胺的混合溶液作为生长基液,用水浴槽加热来提供恒定温度。此水热法合成ZnO纳米线的影响因素有:种子层,溶液浓度,浓度比,生长温度,生长时间,基液预处理等,我们做了大量的实验对此进行考察。 实验表明,种子层厚度增加,纳米线的密度下降,直径增大,平整度增加;浓度增大,直径和长度都增大,密度下降;浓度比减小,直径和长度增大,平整度下降;温度升高,纳米线直径增大,密度降低;进行预处理,增大纳米线生长的均匀度,直径减小。最终,成功制备了均一性好的ZnO纳米线,为进一步制作柔性纳米发电机打下了坚实的基础。