基于模态分离技术的3×n阵列式低频宽带压电振动发电机的设计研究

针对传统压电发电机固有频率单一,频率采集范围窄和能量采集效率低等缺陷,且无法满足当前无线传感器在特殊工作环境中所需的宽频带和大功率输出.本文基于模态分离技术提出了一种3×n阵列式压电发电结构,并利用COMSOL有限元仿真软件对其进行仿真分析,优化参数后3×5阵列式采集系统在低于50Hz的频率范围内带宽为15.6Hz.实验测试结果发现3×5阵列式发电机的带宽拓宽至13.8Hz;同时在11Hz的共振频率下,最优负载电阻值为350kΩ时,可获得的最大输出功率为2.12mW;最后测试其半功率(1.05mW)带宽达15.3Hz.本文所提出的模态分离技术使阵列采集系统的带宽明显提高且输出功率增大,这个优异的输出性能使得其在多源、宽频振动环境中具有明显的优势.

基于无铅钛酸钡/石墨烯/PDMS三相复合压电纳米发电机的研究

本文利用固相法合成了无铅钛酸钡(BaTiO_(3),BTO)纳米颗粒,并将其与不同含量的石墨烯(Graphene Oxide,GO)和聚二甲基硅氧烷(PolyDiMethylSiloxane,PDMS)进行复合制备成薄膜.GO材料作为碳基导电相形成复合材料中的微电容,提高了复合材料的压电性能.对GO含量为0.6 wt%的BaTiO_(3)/Graphene/Polydimethylsiloxane(BTO/GO/PDMS)复合薄膜的电学和铁电性能进行了测试与分析.实验结果表明:所制备的BTO/GO/PDMS复合薄膜的介电常数为185,剩余极化强度高达每平方厘米13.47μC(高于纯相的BaTiO_(3)/Polydimethylsiloxane(BTO/PDMS)复合薄膜).BTO/GO/PDMS基纳米复合薄膜发电机的开路电压是BTO/PDMS基纳米发电机的2.78倍.基于上述研究成果,这种无铅绿色友好型柔性复合材料在振动能量采集和集成铁电器件方面具有广泛的应用前景.

无铅BaTiO3/GO/PDMS复合的柔性叉指式压电发电机的设计与试验

传统的压电振动发电机具有工作频带窄,压电陶瓷易碎且含铅等缺陷,无法满足当前微型传感器件可穿戴、小型化、便携式等要求。本文制备了一种高性能的钛酸钡/石墨烯/聚二甲基硅氧烷(BaTiO 3/GO/PDMS)三元无铅压电复合薄膜。GO材料的比表面较大且流动性较强,在铁电材料中易形成微电容从而提高复合薄膜的压电性能。当BaTiO 3/GO/PDMS复合薄膜中GO质量分数为0.6 wt%时,复合薄膜的介电常数和导电率分别为185和8.5×10^-5 S/m。BaTiO 3/GO/PDMS复合薄膜的剩余极化强度值为13.47μC/cm^2,比未添加GO材料时提高了28%。所制备的BaTiO 3/GO/PDMS三元复合薄膜发电机的最大输出电压达7.71 V,是BaTiO 3/PDMS二元复合薄膜发电机的2.78倍。将BaTiO 3/GO/PDMS复合柔性纳米薄膜应用于非对称叉指式压电拾振结构,填充GO后非对称叉指式拾振结构的输出电压明显增加,拾振结构的-3dB带宽由未填充GO时的8.7 Hz增加到填充GO后的11.2 Hz。所提出的BaTiO 3/GO/PDMS无铅复合柔性压电纳米发电机在柔性能量采集拾振结构方面具有巨大的应用前景。

Experimental Results with Siliconization in Reversed Field Pinch Device

Reversed field pinch(RFP)and ultralow safety factor plasma experimental performances with pulsed discharge cleaning and siliconization on SWIP-RFP device are presented.The xvall siliconization ivas performed by using the device discharges.The experimental results with siliconization in RFP devices showed that the impurity concentrations were decreased in the plasma and better plasma parameters were obtained in the device.