纳米发电机的研究现状及发展趋势 被引量：5

1

作者 陈志敏 荣训 曹广忠 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第1期36-42,53,共8页

综述了纳米发电机的技术发展状况,系统介绍了纳米发电机的分类及工作原理,阐述了不同种类纳米发电机的特点和适用范围。基于国内外关于纳米发电机的研究,重点分析了纳米发电机的发电特性,对比了不同种类纳米发电机的开路电压、电流密度... 综述了纳米发电机的技术发展状况,系统介绍了纳米发电机的分类及工作原理,阐述了不同种类纳米发电机的特点和适用范围。基于国内外关于纳米发电机的研究,重点分析了纳米发电机的发电特性,对比了不同种类纳米发电机的开路电压、电流密度及功率密度的大小。最后,讨论了目前纳米发电机存在的问题,并且针对这些问题以及不同纳米发电机的特点和研究现状,对纳米发电机的发展趋势进行了预测,指出未来应着眼于高性能材料、工作原理和仿真模型、纳米发电机的集成化以及能量收集电路等方面的研究,并继续优化发电机结构,改进制备工艺以提高发电机性能。 展开更多

关键词 纳米发电机 压电纳米发电机 摩擦电纳米发电机 热释电纳米发电机 能量收集技术

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0.94(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_(3)-0.06Ba(Zr_(0.25)Ti_(0.75))O_(3)陶瓷的制备、表征与热释电性能 被引量：1

2

作者 张晖 张露尹 +1 位作者 孔令斌 赵坤 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第1期1-7,共7页

以BaCO_(3)、Na_(2)CO_(3)、TiO_(2)、ZrO_(2)和Bi_(2)O_(3)为原料,通过固相反应法合成了铁电粉末材料0.96(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_(3)-0.04Ba(Zr,Ti)O_(3)(BNT-BZT),采用常压烧结法制备了BNT-BZT陶瓷片.考察压力和烧结温度对陶瓷致密性... 以BaCO_(3)、Na_(2)CO_(3)、TiO_(2)、ZrO_(2)和Bi_(2)O_(3)为原料,通过固相反应法合成了铁电粉末材料0.96(Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_(3)-0.04Ba(Zr,Ti)O_(3)(BNT-BZT),采用常压烧结法制备了BNT-BZT陶瓷片.考察压力和烧结温度对陶瓷致密性的影响,并对BNT-BZT粉末和陶瓷片的结构、形貌和成分进行了表征.设计基于BNT-BZT材料的热释电纳米发电机并研究了其性能.结果表明:在压力为7 MPa、烧结温度为1210℃的条件下制备的陶瓷片具有最佳的致密性及较大的晶粒.构建的ITO/BNT-BZT/Ag热释电纳米发电机在周期性制冷和加热条件下,器件输出峰值电流/电压分别达到-18.5 nA/-0.9 V和16.7 nA/0.8 V,证明BNT-BZT材料具有优异的热释电性能. 展开更多

关键词 BNT-BZT 固相反应法 铁电材料 热释电纳米发电机

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基于织构表面的摩擦静电发电机制备及其输出性能研究 被引量：9

3

作者 程广贵 张伟 +6 位作者 方俊 蒋诗宇 丁建宁 Noshir S.Pesika 张忠强 郭立强 王莹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1-8,共8页

摩擦电纳米发电机(TENG)是基于摩擦生电和静电感应复合原理将机械能转换为电能的一种新型能源获取方式.本文采用模板法制备了几种不同参数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微圆柱结构,并组装成TENG,实验研究了接触区表面积、外加载荷对TENGs输出... 摩擦电纳米发电机(TENG)是基于摩擦生电和静电感应复合原理将机械能转换为电能的一种新型能源获取方式.本文采用模板法制备了几种不同参数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微圆柱结构,并组装成TENG,实验研究了接触区表面积、外加载荷对TENGs输出性能的影响.结果表明,圆形微柱阵列的存在有效提高了TENG的作用面积及电输出性能,相同载荷下,电输出随微柱间距离减小而增加,在间距为15μm、载荷为5 N时,输出的平均开路电压和短路电流分别为88 V和15μA,是同等条件下、微柱间距为50μm电输出的1.5倍以上;电输出随载荷增加呈准线性增加,ANSYS软件模拟载荷作用下PDMS微圆柱织构的变形行为,结果表明,压力作用下,微圆柱主要发生压缩变形,基底的变形导致微柱与上电极之间产生侧向摩擦,从而产生更多电荷,提升了电输出性能. 展开更多

关键词 摩擦电纳米发电机 摩擦生电 微柱 ANSYS

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用于航空发动机齿轮故障监测的自驱动振动传感器

4

作者 郭瑞 王晓畔 +3 位作者 张继鹏 赵瑞豪 张阳 崔楠 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期75-78,共4页

目前传统振动监测手段受限于航空发动机高温环境影响,导致振动传感器探测精度难以进一步提升。鉴于此,本文设计了一种基于摩擦电效应和压电效应的自驱动振动传感器,通过对敏感层材料配比的合理选择,实现电学输出性能与高温输出稳定性的... 目前传统振动监测手段受限于航空发动机高温环境影响,导致振动传感器探测精度难以进一步提升。鉴于此,本文设计了一种基于摩擦电效应和压电效应的自驱动振动传感器,通过对敏感层材料配比的合理选择,实现电学输出性能与高温输出稳定性的兼顾。在最佳振动条件下,摩擦电器件的输出可达5.1V和0.42μA,而压电器件输出可达1.8V和0.3μA。基于自驱动传感器优异的电学输出性能,在机器学习算法的帮助下,开发的自驱动振动传感器可对齿轮的点蚀故障以及断齿故障进行精准识别,其识别准确率高达98.2%。实验证明本文开发的自驱动振动传感器能够有效监测航空发动机齿轮的运行状态,为航空发动机智能化健康管理提供了重要的参考价值。 展开更多

关键词 航空发动机 齿轮故障监测 振动传感器 摩擦电纳米发电机

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摩擦电纳米发电机在医疗脉诊中的研究与进展 被引量：2

5

作者 张明叡 高国伟 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第12期1-6,共6页

随着柔性传感器在可穿戴电子设备、植入式设备及物联网(IoT)等技术方面的快速发展,摩擦电纳米发电机(TENG)是新时代最好的能源设备和医疗应用之一,在医疗领域引起了众多研究者的关注。本文对TENG的理论、制备与潜在价值和国内外一些性... 随着柔性传感器在可穿戴电子设备、植入式设备及物联网(IoT)等技术方面的快速发展,摩擦电纳米发电机(TENG)是新时代最好的能源设备和医疗应用之一,在医疗领域引起了众多研究者的关注。本文对TENG的理论、制备与潜在价值和国内外一些性能优化方法进行了评述,重点对TENG在医疗与脉诊两个方面的应用进行了总结和分析,其中医疗主要包括健康检测、自供电医疗等方面,脉诊主要包括脉搏、心跳等方面。并且对各种基于TENG的健康监护仪的器件结构设计、传感机理、器件性能及优缺点进行分析。最后,对TENG在医疗和脉诊领域的未来发展进行了总结和展望。 展开更多

关键词 摩擦电纳米发电机 柔性 性能优化 健康检测 自供电 脉诊

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用于人体运动姿态监测基于IL@PDMS复合膜的摩擦电纳米发电机

6

作者 宋金沙 张甜 +2 位作者 乔冰琴 赵涓宏 穆继亮 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期134-140,共7页

摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDM... 摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDMS复合膜作为摩擦层,有效提高了摩擦电输出性能;另一方面,基于光刻微电子机械系统(MEMS)工艺及模板转移技术对IL@PDMS复合膜表面进行金字塔微结构修饰,实现摩擦效应的增强。与纯PDMS膜相比,IL的引入可使摩擦电输出电流及输出电压分别提高近4倍和6倍;另外,表面微结构的修饰也使得输出电流及输出电压分别提升近1.5倍和0.7倍。此外,当工作10 000个周期后,摩擦电输出性能仍保持不变。实验表明,当将IL@PDMS-TENG贴附在手指上时,实现了对人体运动姿态的有效监测。该研究为可穿戴人体运动传感器提供了新的技术路径及应用前景。 展开更多

关键词 IL@PDMS复合膜 摩擦电纳米发电机(TENG) 表面修饰 运动监测 离子液体

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PVDF/SBS柔性复合纤维薄膜压电-摩擦电纳米发电机 被引量：2

7

作者 刘荆堰 陈子航 +1 位作者 姜啟恒 熊娟 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期4022-4029,共8页

可将无规则机械能转换为电能的压电纳米发电机与摩擦纳米发电机能够为低功耗可穿戴电子设备提供独立、持续性供电,有利于促进柔性自供能电子器件多元化的发展。将二者进行集成,可综合二者电输出特性的优点,提高纳米发电机的性能。本文... 可将无规则机械能转换为电能的压电纳米发电机与摩擦纳米发电机能够为低功耗可穿戴电子设备提供独立、持续性供电,有利于促进柔性自供能电子器件多元化的发展。将二者进行集成,可综合二者电输出特性的优点,提高纳米发电机的性能。本文分别以聚偏二氟乙烯(PVDF)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)为正、负极摩擦材料,采用静电纺丝方法制备了PVDF/SBS复合纤维薄膜,并利用该复合纤维薄膜得到压电-摩擦电复合纳米发电机。研究结果表明:当PVDF掺入量为20wt%时,PVDF/SBS复合纤维薄膜的电学输出性能最佳,器件的开路电压与短路电流最大可达108 V与0.34μA,分别是纯SBS样品的5倍与6倍。将器件固定在手掌、鞋底处,收集拍手、行走、跑步等运动的能量,可产生不同幅度的输出电压,表明器件可有效收集人体运动的机械能;通过手掌拍打器件,可点亮64只商用蓝色LED灯珠;同时器件可检测瞬时压力变化,灵敏度最大可达3.685 V·N^(-1)。上述结果表明PVDF/SBS柔性复合纤维薄膜压电-摩擦电纳米发电机在传感监测和电子器件自供能领域具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 压电-摩擦电纳米发电机 聚偏二氟乙烯 SBS 复合纤维薄膜 能量收集

原文传递

纳米发电机应用:新型高压电源技术

8

作者 吴治峄 韩成程 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1002-1014,共13页

摩擦电纳米发电机(TENG),作为一种新兴的能量收集技术,在过去十年中取得了快速进展.除了微纳能源和自驱动传感等应用,高电压和低电流的输出特性促进TENGs作为新型高压电源开创了一系列卓有成效的应用.对于TENGs,实现数百甚至数千伏的电... 摩擦电纳米发电机(TENG),作为一种新兴的能量收集技术,在过去十年中取得了快速进展.除了微纳能源和自驱动传感等应用,高电压和低电流的输出特性促进TENGs作为新型高压电源开创了一系列卓有成效的应用.对于TENGs,实现数百甚至数千伏的电压输出相对容易,而电流输出可保持在几微安的量级,这为开发安全的高压应用带来了机遇,如等离子体激发、流体和颗粒操控、空气净化、杀菌消毒等.此综述介绍了TENGs产生电压的基本理论,并总结了将TENGs电压提升至数万伏的策略,还详细评述了这些高压TENGs(HV-TENGs)在物理、化学和生物领域的应用.最后,讨论了TE-TENGs将来可能面临的机遇和挑战. 展开更多

关键词 摩擦电纳米发电机 高压电源 等离子体激发 空气净化 杀菌消毒

原文传递

基于PVDF纳米纤维的摩擦电纳米发电机的研究现状

9

作者 张叶轲 杨婷 +1 位作者 周文龙 刘宇清 《合成纤维工业》 CAS 2022年第6期43-50,共8页

综述了国内外基于聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维摩擦电纳米发电机(TENG)的研究进展,包括PVDF纳米纤维的制备方法,以及PVDF纳米纤维基TENG的结构、性能增强方法及应用。PVDF纳米纤维的制备方法有常规静电纺丝、同轴静电纺丝、共轭静电纺丝... 综述了国内外基于聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维摩擦电纳米发电机(TENG)的研究进展,包括PVDF纳米纤维的制备方法,以及PVDF纳米纤维基TENG的结构、性能增强方法及应用。PVDF纳米纤维的制备方法有常规静电纺丝、同轴静电纺丝、共轭静电纺丝、离心静电纺丝和离心纺丝。PVDF纳米纤维基TENG具有普通层状叠合结构、特殊S形和书形结构等。通过掺杂和改善正摩擦电层等可增强PVDF纳米纤维基TENG性能。目前PVDF纳米纤维基TENG可应用于声能收集、自供电传感器、空气过滤、混合发电等领域。指出发展生产效率高的离心纺丝、共轭静电纺丝等是PVDF纳米纤维基TENG的发展方向,PVDF纳米纤维基TENG在声能收集及自供电传感器领域具有发展潜力。 展开更多

关键词 聚偏二氟乙烯纤维 纳米纤维 摩擦电纳米发电机 研究进展

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摩擦电纳米发电机自驱动传感体系研究进展

10

作者 时旭 王敏敏 《分析化学进展》 CAS 2022年第3期254-265,共12页

摩擦电纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG)能够收集到周围环境以及人体的机械能,并通过摩擦起电和静电感应将其转化成电能,是解决当今化石能源危机,发展绿色能源的有效方式之一。纳米材料由于具有超高的比表面积、优异的稳... 摩擦电纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG)能够收集到周围环境以及人体的机械能,并通过摩擦起电和静电感应将其转化成电能,是解决当今化石能源危机,发展绿色能源的有效方式之一。纳米材料由于具有超高的比表面积、优异的稳定性、较低的成本和良好的导电性,是一种有效的新型导电填料,可以用来提高TENG的电输出性能。此外,基于摩擦电纳米发电机可以开发出自驱动多功能性传感器,以监控人类运动或外部环境。 展开更多

关键词 摩擦电纳米发电机 纳米材料 风速测感 电子皮肤

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共轭电纺法制备聚乳酸纳米纤维能源纱线及其应用 被引量：1

11

作者 张德伟 杨伟峰 +3 位作者 张青红 李耀刚 侯成义 王宏志 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9055-9061,共7页

随着柔性电子产品的快速发展,人们对可穿戴能源技术的需求也愈加迫切。摩擦电纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)和纺织材料结合的织物电子器件,在生物运动能量收集和多功能自供电传感器中展示出广阔的应用前景。在这里,我... 随着柔性电子产品的快速发展,人们对可穿戴能源技术的需求也愈加迫切。摩擦电纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)和纺织材料结合的织物电子器件,在生物运动能量收集和多功能自供电传感器中展示出广阔的应用前景。在这里,我们通过共轭电纺丝法制备了柔性聚乳酸(Polylactic acid,PLA)纳米纤维能源纱线,讨论了纺纱参数(涡流场、静电场、速度场)对纱线形成和电学性能的影响。实验结果表明,能源纱线具有2400 MPa的断裂强度和135°的疏水接触角,能保护芯电极稳定工作。结合能源纱线的自发电模式设计了触觉传感映射矩阵,,实现了实时触觉映射。此外,将能源纱线编织成的柔性发电织物,在人体1 Hz的低频运动下(外部负载100 MΩ时),发电织物的最大峰值功率密度为100 mW/m^(2),能驱动LED灯珠和液晶显示屏。这种基于共轭纺丝的纱线制备方式为下一代电子织物的设计提供了新思路。 展开更多

关键词 共轭静电纺丝 摩擦电纳米发电机 可穿戴 能量收集 触觉传感

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可穿戴摩擦电脉搏波传感器制作的实验研究

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作者 刘小青 谢非 王立 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第10期38-43,共6页

心血管疾病对人类健康的威胁日趋严重,因而对心血管状态的实时监测变得尤为重要。摩擦电脉搏波传感器(TGP-s)基于摩擦电纳米发电机工作原理,用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)为主要材料,通过对PET压膜、涂抹导电银胶和对P... 心血管疾病对人类健康的威胁日趋严重,因而对心血管状态的实时监测变得尤为重要。摩擦电脉搏波传感器(TGP-s)基于摩擦电纳米发电机工作原理,用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)为主要材料,通过对PET压膜、涂抹导电银胶和对PTFE用乙醇清洗、蒸镀铜薄层以及把处理后的PET和PTFE用铜胶带封装和焊接电极处理研制而成,具有成本低、制备工艺简单、柔性可穿戴、高灵敏、无需外接复杂电路、对人体是无伤害等优势。实验结果表明,TGP-s采集的信号稳定且准确,使用TGP-s在人体桡动脉处进行日常的无创实时脉搏监测及定性评估是有效的,也是可行的。 展开更多

关键词 柔性可穿戴 摩擦电纳米发电机 脉搏波传感器 脉搏监测

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