紙基駐極體發(fā)電機(jī)的制備及其傳感應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，靜電發(fā)電機(jī)因其優(yōu)異的電學(xué)輸出和自供能傳感特性，成為了環(huán)境、能源以及材料科學(xué)的一個研究熱點(diǎn)。靜電發(fā)電機(jī)與紙基器件相集成與整合，對實(shí)現(xiàn)真正的全紙基電子系統(tǒng)具有重要意義。本論文首先綜述了紙基及其電子器件的研究概況，并介紹了近年來靜電發(fā)電機(jī)（包括摩擦發(fā)電機(jī)和駐極體發(fā)電機(jī)）以及自供能傳感器的研究狀況。隨后，論文重點(diǎn)介紹了紙基駐極體發(fā)電機(jī)的制備、工作機(jī)理、性能表征和自供能傳感器應(yīng)用等方面的研究成果。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1.實(shí)

2、現(xiàn)了紙基駐極體發(fā)電機(jī)的制備。通過系統(tǒng)的軟件模擬和理論分析，建立了紙基駐極體發(fā)電機(jī)輸出性能與其物性參數(shù)、外界激勵條件之間的關(guān)系表達(dá)式，為紙基駐極體發(fā)電機(jī)的制備提供重要的指導(dǎo)意義。此外，性能表征顯示該紙基駐極體發(fā)電機(jī)具有良好的穩(wěn)定性和優(yōu)異的負(fù)載能力，具體表現(xiàn)為2.5×2 cm2大小的紙基駐極體發(fā)電機(jī)便可直接驅(qū)動70個串聯(lián)LED的顯示屏。此外，將紙基駐極體發(fā)電機(jī)與書頁相集成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該紙基駐極體發(fā)電機(jī)可以作為一種自供能主動式傳感器，感知

3、周邊微弱機(jī)械能變化并發(fā)出相應(yīng)的提示信號。這可以看作是紙基自供能傳感系統(tǒng)的雛形，將有望應(yīng)用于文件保護(hù)和信息安全等領(lǐng)域。
　　2.提出了一種透明紙基駐極體發(fā)電機(jī)的制備方法，其中還包括高透明紙以及導(dǎo)電透明紙的制備。理論分析指出駐極體發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電能信號是兩端電極由靜電感應(yīng)效應(yīng)引起電荷重新分布的結(jié)果。性能表征結(jié)果表明該透明紙基駐極體發(fā)電機(jī)具有高達(dá)90％光學(xué)透過率的同時，還擁有穩(wěn)定的電能輸出以及抗疲勞特性?；谕该骷埢l(fā)電機(jī)，首次制備了用

4、于藝術(shù)作品防盜的全透明自驅(qū)動系統(tǒng)。此外，還研制了單電極透明紙基駐極體發(fā)電機(jī)陣列器件，拓展了透明紙基駐極體發(fā)電機(jī)在智能防偽和包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　3.發(fā)展了一種基于壓電駐極體的紙基觸摸式傳感器陣列的制備方法。本論文利用噴墨打印工藝制備了紙基銀電極陣列，且通過膨化和電暈極化方法處理商用多孔聚丙烯標(biāo)簽薄膜，制備了性能優(yōu)越的壓電駐極體薄膜。通過對壓電駐極體壓電機(jī)理的研究，建立了壓電駐極體表面電極的感應(yīng)電荷與內(nèi)部空氣間隙的關(guān)系表達(dá)式，為理