钢-聚四氟乙烯摩擦界面的摩擦起电行为

作为界面摩擦中普遍存在的一种物理现象,摩擦起电由于其对摩擦界面的高度灵敏性而被广泛研究.以钢-聚四氟乙烯(PTFE)为研究对象,通过采集摩擦过程中的摩擦系数、钢球的接地电流以及PTFE的表面电势,对其摩擦界面的起电行为进行了详细研究.三种信号的波动幅值呈正相关性,反映了摩擦-摩擦起电的内在联系.在钢-PTFE的摩擦过程中,材料的转移诱导使得PTFE的表面电势在达到饱和值后会反向演化.利用钢-PTFE摩擦副进入稳定摩擦阶段的时间与摩擦电势的反向演化时间的关联性设计钢-PTFE或其他金属-聚合物摩擦副的摩擦状态监测系统,对实现机械运动过程中的摩擦副运动原位监测和故障预警具有重要价值.

蒙脱土增强聚乙烯醇复合膜的摩擦起电性

目的通过片层蒙脱土(MMT)插层聚乙烯醇(PVA)来增强PVA复合膜的摩擦起电性能和电荷保持能力,进而增强PVA基摩擦纳米发电机(TENG)的电输出性能。方法在3000 r/min的高速机械搅拌下将蒙脱土进行剥离,然后与PVA粉末混合,在80℃、机械搅拌下溶解并流延成膜。以空白PVA膜为对照,测试MMT@PVA复合膜的介电常数和静止状态下的摩擦电荷耗散曲线,以表征掺杂蒙脱土的PVA复合膜的介电性和储电性。以PVA-PTFE基TENG为对照,测试MMT@PVA-PTFE基TENG的电输出性能,以表征MMT的掺杂对PVA复合膜摩擦起电性能的影响。结果MMT的掺杂对PVA膜的介电性、摩擦起电性和电荷耗散性都有显著的影响。当的掺杂1%(相对于PVA的质量)的MMT后,PVA复合膜的介电常数增加了35%,电荷耗散率降低了46%,PVA基TENG的电输出增加了373%。MMT@PVA基TENG可以点亮868个LED灯,且具有稳定的电输出。结论MMT的掺杂可以显著提升PVA膜的摩擦起电性和储电性,并且有助于提升PVA基TENG的电输出,这对于拓宽PVA基TENG在能量收集、可穿戴电子器件和生物传感领域具有现实意义。

摩擦起电的界面调控与应用研究

摩擦起电是一种常见的物理现象,两个不同的物体只要有摩擦或接触分离,就会产生摩擦起电.在固体与固体之间、固体与液体之间、甚至固体与气体之间,都存在着摩擦起电.由摩擦起电引起的静电效应一方面在机械、轻工等领域有着广泛的应用,如选矿、除尘、植绒、喷涂等;另一方面也给石油输运、工业生产等带来安全隐患,对人们的生活及安全造成不利影响.因此,实现摩擦起电的界面调控对其实际应用具有重要的研究意义.本文综述了材料表面摩擦起电的影响因素、调控方法及利用方面的新进展,并对摩擦起电的界面调控发展趋势和应用前景进行了展望.