提升摩擦發(fā)電機性能的電荷注入工藝與自供能防腐蝕系統.pdf

1、自供能系統是一種可以從周圍環(huán)境中收集能量，不需外部電源即可實現特定功能的系統。近年來，自供能系統發(fā)展迅速，在運動檢測、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)療等領域展示了廣闊的應用前景，這與具有高性能的納米發(fā)電機的發(fā)展是密不可分的。因此，要想進一步發(fā)展自供能系統，必須提升納米發(fā)電機的性能。本文的研究工作致力于開發(fā)一種進一步提升摩擦發(fā)電機性能的新方法——向摩擦層內注入電荷，并利用這種具有更高性能的摩擦發(fā)電機來探索在工程領域的應用。具體分為以下三方面的工作。

2、r>　　首先，本文制備了20μm以上的PDMS微米柱陣列，并進一步制作了微米柱陣列摩擦發(fā)電機。它輸出的開路電壓達到了449 V，短路電流達到了22.6μA，對應的感應電荷密度為62μC/m2。隨后，利用傳統的電荷注入工藝向PDMS微米柱陣列內部注入負電荷，使器件輸出的短路電流提高到35.1μA，相對于未注入電荷時提高了55.3％；器件的感應電荷密度高到108μC/m2，提高了74.2%。
　　更進一步地，本文對電荷注入工藝進行改進

3、，可以更加方便地向摩擦發(fā)電機的摩擦層內注入電荷，并且該工藝適用于更多結構的摩擦發(fā)電機。隨后，利用簡單的旋涂法制備具有納米結構的PA6/PVDF薄膜，使摩擦發(fā)電機的感應電荷密度相比于沒有納米結構摩擦發(fā)電機的感應電荷密度提升了48%；利用改進的電荷注入工藝對具有微結構的PA6/PVDF摩擦發(fā)電機注入電荷，使器件的感應電荷密度提升了53%，達到了121μC/m2。摩擦發(fā)電機的輸出開路電壓達到了1008V，短路電流達到了51.4μA。