基于柔性襯底的MEMS壓電能量收集器件研究.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)與傳感器(MEMS)技術(shù)應(yīng)用的蓬勃興起，微納系統(tǒng)的供電問題正成為制約MEMS技術(shù)發(fā)展的一大瓶頸，如何從環(huán)境中收集能量以對微納系統(tǒng)進行供電正成為日益受到矚目的研究熱點。本文的主要內(nèi)容如下:
　　本文首先通過回顧壓電效應(yīng)的物理機制，研究了現(xiàn)有的幾種較為成熟的壓電能量收集器件的工作原理，并指出了各自器件的特點。
　　本文通過Comsol Multiphysics軟件，使用了有限元仿真的方法，分別對基于ZnO的納米線陣列

2、結(jié)構(gòu)、基于PZT的懸臂梁結(jié)構(gòu)和基于P(VDF-TrFE)薄膜的壓電能量收集器件在各種條件下進行了模擬測試，從理論上定量考察了這幾種結(jié)構(gòu)的壓電能量轉(zhuǎn)換效果。
　　接下來，本文設(shè)計了一套完整的壓電能量轉(zhuǎn)換性能測試系統(tǒng)。選擇了滑臺和步進電機，自行設(shè)計了控制電路，并創(chuàng)造性地與現(xiàn)有的探針臺、半導(dǎo)體分析儀結(jié)合，實現(xiàn)了在不同頻率下對樣品提供不同大小的應(yīng)變，并能在同步測試中實時獲取輸出的電信號。
　　最后，本文設(shè)計了基于P(VDF-TrFE

3、)材料和Kapton柔性襯底的壓電能量收集器件，對其物理性質(zhì)進行了一系列測試以驗證P(VDF-TrFE)材料中β相的存在，并采用上述系統(tǒng)對器件在不同條件下的能量轉(zhuǎn)換性能進行了一系列測試，結(jié)果表明:在低頻條件下，1，同一器件在相同頻率的外部形變作用下產(chǎn)生的開路電壓和短路電流隨著形變的增大而增大;2，同一器件在相同大小的外部應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的開路電壓和短路電流隨著所施加應(yīng)力的增大而增大;3，在相同大小、相同頻率的外部應(yīng)力作用之下，不同尺寸的