提升摩擦發(fā)電機(jī)性能的電荷注入工藝與自供能防腐蝕系統(tǒng).pdf

1、自供能系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)。近年來(lái)，自供能系統(tǒng)發(fā)展迅速，在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景，這與具有高性能的納米發(fā)電機(jī)的發(fā)展是密不可分的。因此，要想進(jìn)一步發(fā)展自供能系統(tǒng)，必須提升納米發(fā)電機(jī)的性能。本文的研究工作致力于開(kāi)發(fā)一種進(jìn)一步提升摩擦發(fā)電機(jī)性能的新方法——向摩擦層內(nèi)注入電荷，并利用這種具有更高性能的摩擦發(fā)電機(jī)來(lái)探索在工程領(lǐng)域的應(yīng)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(jìn)一步制作了微米柱陣列摩擦發(fā)電機(jī)。它輸出的開(kāi)路電壓達(dá)到了449 V，短路電流達(dá)到了22.6μA，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電荷密度為62μC/m2。隨后，利用傳統(tǒng)的電荷注入工藝向PDMS微米柱陣列內(nèi)部注入負(fù)電荷，使器件輸出的短路電流提高到35.1μA，相對(duì)于未注入電荷時(shí)提高了55.3％；器件的感應(yīng)電荷密度高到108μC/m2，提高了74.2%。
　　更進(jìn)一步地，本文對(duì)電荷注入工藝進(jìn)行改進(jìn)

3、，可以更加方便地向摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦層內(nèi)注入電荷，并且該工藝適用于更多結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)。隨后，利用簡(jiǎn)單的旋涂法制備具有納米結(jié)構(gòu)的PA6/PVDF薄膜，使摩擦發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電荷密度相比于沒(méi)有納米結(jié)構(gòu)摩擦發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電荷密度提升了48%；利用改進(jìn)的電荷注入工藝對(duì)具有微結(jié)構(gòu)的PA6/PVDF摩擦發(fā)電機(jī)注入電荷，使器件的感應(yīng)電荷密度提升了53%，達(dá)到了121μC/m2。摩擦發(fā)電機(jī)的輸出開(kāi)路電壓達(dá)到了1008V，短路電流達(dá)到了51.4μA。