面向穿戴式的柔性能量收集器件的制备及性能研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xushihuinuaa
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
近几十年来,随着能源短缺问题越来越严重和日益增加的可移动电子设备,关于自供电、可持续的绿色能源研究迫在眉睫。近年来,收集日常生活中浪费掉的随机机械能并转化为电能成为目前研究的主要方向。TENG是一种能够将周围环境中的各种机械能转化为电能的新型能量收集装置,因其在能量收集的高效性、低成本和自供电传感方面的优势,使其得到了迅猛的发展。TENG的接触分离模式由于具有设计简单、高瞬时输出功率、容易实现多层集成等优点,成为最常用的一种工作模式。到目前为止,基于柔性纺织物的TENG因其出色的人体贴合性、可弯曲性和耐磨性,已经实现了在各个主要应用场合人体运动能量和随机机械能的收集。但是,大部分柔性TENG的电输出性能并不是很优异,在纺织物上生长纳米材料提高TENG输出性能这一方面一直有所欠缺。与此同时,TENG被设计应用于多种应用场合,但是对于一些恶劣环境的随机能量收集还有欠缺。本文针对穿戴式的柔性能量收集器件的制备及性能展开了研究,研究了在柔性材料上生长纳米材料对TENG性能的影响,同时设计了能量存储系统和TENG结合。主要包括:1、通过一种简单、易扩展和低成本的方法,在AN纺织品上制备了一种耐用和可清洗的AN-TENG。砂纸可以作为制备表面粗糙度的模板,扩大摩擦层有效接触面积。AN-TENG显示出良好的性能,具有0.05 wt.%MG和1.0 mm厚度的装置表现出最高的电输出功率,Voc、Isc和功率密度分别为200 V、20μA和1.3 m W(16 N和5Hz)。作为一个能量收集器,制备的AN-TENG可以将人体各种活动的随机机械能转化为电能,可以应用于灵活和微型的绿色电子产品。2、设计了一个可拉伸和可清洗的自充电电源系统,以收集并同时储存来自人体的随机机械能。能量采集单元(FC-TENG)显示出优异的能量转换性能,在负载电阻约为10~7Ω时,最大功率密度为816.7μW·m-2。柔性超级电容器的快速充电能力和优异的稳定性使其能够成为TENG的高效能量存储单元(FC-SC)。集成的能量收集存储系统(FC-EHSS)可以简单地安装在鞋垫上,作为可穿戴的人体运动监测器,可以准确地显示运动状态,并从人体运动中获取机械能。
其他文献
随着可穿戴显示器、薄膜太阳能电池和其他有机电器件的广泛应用,柔性导电材料逐渐成为电子行业的热点。然而,柔性导电材料的柔软性也使其容易受到机械损伤,导致其良好的导电性丧失。赋予柔性导体自愈性是提高其稳定性和使用寿命的有效手段。通常,可通过加入自愈聚合物和导电纳米材料来实现自愈柔性导体。自愈合聚合物的力学性能、热力学性能和自愈合性能对柔性导体的力学性能和自愈合性能有很大的影响。因此,对自愈合聚合物的组
学位
在煤炭应用、水泥配料、炸药配比等过程中,在下料时需要及时准确的元素值,常用中子感生瞬发伽马射线法用以提高产品质量及应用效率。D-T中子发生器是此方法常用的中子源,产生的中子能量为14 MeV,有利于非弹谱的测量,但其穿透性非常强,需要较厚的中子防护体才能满足辐射防护要求。在煤炭、水泥和炸药的生产过程中,物料传输带所在的走廊宽度较小,为了实现在已有的走廊安装中子在线元素测量装置,需要寻找高效的14
学位
集成成像技术的优点在于观察者在进行观看时不需要佩戴助视器件,进行立体图像显示时具有良好的效果,且在观看时不会产生视觉疲劳等,该技术在问世之初就受到许多研究学者的重点关注,其发展具有良好的前景。集成成像系统实现分为记录与再现两个部分,记录部分采用透镜阵列对空间场景信息进行成像,将成像信息记录到记录平面上。根据光路可逆原理,再现部分利用与记录透镜阵列同样参数的透镜阵列对记录平面上的信息进行成像,通过对
学位
近年来,镀层技术在生活中的应用越来越成熟。电沉积技术和纳米表面工程技术相结合,使表面纳米性能的研究得到了快速发展。将纳米材料技术加入到传统镀层技术中不仅能够得到性能较为稳定的纳米结构镀层,而且相比以往传统技术,其耐磨、耐蚀性能也将得到显著提升。其中,电沉积的Ni-Fe合金镀层表面的平整性、包覆能力以及柔韧性和硬度均高于单一的光亮Ni镀层,因此在生活中常被用作防护材料和耐磨性镀层。由于Fe在Ni-F
学位
随着社会和经济的发展,人们的收入水平和生活质量不断提高,由人们外出所导致的人群拥挤场景也不断增多,尤其在城市商业中心、交通枢纽、重要赛事期间的体育场馆和旅游景点等地点经常出现人群聚集现象。在如今社会环境日渐复杂的环境下,公共安全防范任务尤为重要,其中公众人群聚集行为检测方法研究现在已经成为智能图像、视频分析领域的一个重要的研究课题。本文主要从人群计数、行人检测、公众聚集检测判决三个部分展开了研究。
学位
近年来,随着中国经济社会的不断发展和互联网金融的快速崛起,传统金融机构网络借贷业务逐步兴起,通过互联网进行贷款的交易逐年增多。网络借贷在给金融机构带来巨大利润的同时,也对其互联网金融风险控制能力提出了巨大的挑战。准确的评估互联网借贷客户的还款行为是互联网金融风险控制的重要环节。综上所述,本研究通过改进深度残差网络,来对客户的两种还款行为(违约还款和提前还款)进行预测,进而降低金融机构网络借贷业务的
学位
近年来,随着社会科学技术的进步,现代工业过程不断向大型化、复杂化发展,故障发生的原因和频率也不断增加。发生故障时,无论是对人的生命还是公司的财产,造成的损失都是无可挽回的,因此及时准确的诊断故障和预知故障的发生是十分必要的。由于数据结构的复杂性,基于数据驱动的方法在故障诊断中作为重要基础而被广泛使用。无需依赖精确的模型,仅从生产设备收集的大量数据作为依据,处理过程数据集中存在的非线性、高斯性、时变
学位
随着网络技术与智能终端设备的快速发展,具有移动性的群智感知作为一个新的众包模式也随之得到广泛关注。相比于传统众包,群智感知对时空有一定要求,可以通过特定时空的人获取特定时空的感知数据,即工人需要特定时间移动到特定位置执行并完成感知任务。在群智感知中,任务分配问题已经成为群智感知主要研究内容,合理的任务分配可以保证感知系统的发展。当前研究成果存在以下局限性,出现人手不足问题,导致任务完成情况存在不理
学位
深度学习为各领域提供了巨大的发展空间,同时也带来了潜在的隐私威胁,用于人脸检测和训练深度学习模型的人脸图像面临着身份泄露的威胁,人脸图像的身份隐私保护成为重要的研究课题。目前人脸身份去识别算法生成的图像面部结构完整、人脸自然,但仍然存在表情、肤色等属性破坏,保护模型安全性不足的问题。对此,本文展开了以下研究工作:(1)提出了一种强面部特征分析算法。根据人脸识别技术的特点,利用欧氏距离(Euclid
学位
随着工业化的发展,不可再生能源如化石燃料逐渐消耗,并且环境污染愈发加重,人们对太阳能这种绿色、清洁、总量巨大的能源的利用愈发增多。光充电超级电容器是一种一体化器件,它将太阳能电池和超级电容器集成为一体。这样的器件可以提高光伏器件对太阳能的利用效果,及时将转化得到的电能储存到储能器件中。相比传统的用导线将光伏器件与储能器件连接的方式,光充电超级电容器可以减少器件内阻,缩小器件体积。本篇论文使用量子点
学位