基于织构表面的摩擦静电发电机制备及其输出性能研究

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.

收集振动能的摩擦纳米发电机设计与输出性能

随着全球变暖和能源危机的到来,寻找减少碳排放的可再生能源成为人类文明面临的最紧迫挑战之一.振动作为一种常见的机械运动形式,在人们的日常生活中普遍存在.利用多种原理收集振动能量将其转化为电能成为研究热点.基于接触生电和静电感应原理的摩擦纳米发电机(TENG)为收集振动能量提供了一种可行的方法.本文设计了一种接触分离式 TENG.推导了 TENG 的电极间电压-转移电荷量-板间距离(V-Q-x)之间的关系,结合实验分析了负载电阻、振动频率等因素对其输出性能的影响关系,当振动频率为 1 6 Hz时,每个工作循环内电荷的转移量几乎相同,而电压和电流随着频率的增大而增大,频率为 5 Hz 时,最大输出功率达到 0.5 mW.运用 COMSOL 软件对 TENG 进行模拟仿真,揭示了其在接触分离过程中电势以及聚合物表面电荷密度的分布和变化规律,为高效收集振动能量的摩擦纳米发电机及自供能振动传感器设计提供理论与实践支撑.

自由的田野

互动空间二十世纪八九十年代的春天,因为有了紫云英,田野里充满了色彩,生活在乡村里的孩子多了欢乐与期待。现在的田野里已经没有那么多紫云英,有什么事物能让人欢喜与念念不忘呢?我出生在广东,5岁那年,被爸爸妈妈送回老家。老家,本来是让人感到亲切的地方,但对我来说,却有点陌生。