压电纳米发电机

孔隙调制的压电-三波电混合纳米发电机用于感知小能量冲击

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:29
增强纳米发电机的性能是纳米发电机和自发电系统领域的主要研究热点之一。本手稿展示了将摩擦电纳米发电机和压电纳米发电机( TENG-PENG )结合在一起,通过制备杂化纳米发电机来增强电输出。此外,还采用了一种表面改性工艺,用聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物和钛酸钡( BaTiO3 )颗粒共同构筑多孔复合膜。输出通过复合膜的表面电位及其驱动时复合膜的压电性能产生。正负摩擦电层为铝和多孔PDMS- BaTiO3复合薄膜。当负载电阻为100 M Ω时,PDMS-TiO3 ( 10 wt % )多孔复合膜基器件[ P-DMHG4 ]具有最高的电输出280   V和5.6 µ A,瞬时面积功率密度为0.040   mW / cm2。P-DMHG装置能够充电一个电容,有效地驱动了低功耗电子器件,并成功地演示了其作为自供电冲击传感器的作用。冲击传感器通过在自行车头盔上放置多个位置进行实时测试,并进行机械冲击检查。在较低的能量冲击水平下,器件表现出2.101   V / cm的良好灵敏度。试验证明,该装置可以成为传感器领域的潜在候选设备,可以很快将该装置用于医疗、工业和体育等领域的应用。

界面调制的0 - D压电陶瓷纳米颗粒/ PDMS基压电复合材料用于高效的能量收集应用

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:25
柔性压电纳米发电机( PENG )被认为是一种很有前景的机械能采集解决方案,作为可穿戴设备的可持续能源,等等。这里提出了一种通用的碳包复调制策略来合成碳包复的0 - D压电陶瓷纳米颗粒( NPs ),由于碳壳具有良好的导电性,碳层中移动电荷的重新分配和积累导致电场的增强,导致压电效应增强很多。用聚二甲基硅氧烷( PDMS )与这些0 - D压电陶瓷NPs复合制备PENGs。BT @ C、PZT @ C和KNN @ C基PENGs的峰值功率密度分别达到45.4  μW / cm2、59.8  μW / cm2和9.9  μW / cm2,分别是裸0 - D压电陶瓷NPs掺入的对照PENGs的20、20.4和13.4倍。建立了基于刘易斯扩散理论的理论模型,揭示了极化过程中压电增强的机理。本研究为包埋碳包复0 - D压电陶瓷NPs制备高压电特性复合材料提供了新的策略。

基于pH依赖ZnO纳米结构的新型压电纳米发电机的设计与开发

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:17
制备了不同pH值( 5、9和12 )的氧化锌( ZnO )纳米结构封装在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中的压电纳米发电机( PENG )器件,并分析了其形貌对输出性能的影响。对设备进行了电气特性测试,以检查其鲁棒性、发电能力、稳定性和耐久性。FTIR分析表明,随着pH的升高,Zn-O键长增加,表明晶粒内部形成了拉伸应变。因此,p H 12纳米结构制备的PENG产生了~ 34   V的开路电压和6.9 nA的短路电流。连续3周产量未见明显变化。相信按所报道的简单、经济有效的方法开发的PENG可用于低功耗设备。

孔隙调制的压电-三波电混合纳米发电机用于感知小能量冲击

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:59
增强纳米发电机的性能是纳米发电机和自发电系统领域的主要研究热点之一。本手稿展示了将摩擦电纳米发电机和压电纳米发电机( TENG-PENG )结合在一起,通过制备杂化纳米发电机来增强电输出。此外,还采用了一种表面改性工艺,用聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物和钛酸钡( BaTiO3 )颗粒共同构筑多孔复合膜。输出通过复合膜的表面电位及其驱动时复合膜的压电性能产生。正、负摩擦层分别为铝和多孔PDMS - BaTiO3复合膜。当负载电阻为100 M Ω时,PDMS-TiO3 ( 10 wt % )多孔复合膜基器件[ P-DMHG4 ]具有最高的电输出280   V和5.6 µ A,瞬时面积功率密度为0.040   mW / cm2。P-DMHG装置能够充电一个电容,有效地驱动了低功耗电子器件,并成功地演示了其作为自供电冲击传感器的作用。冲击传感器通过在自行车头盔上放置多个位置进行实时测试,并进行机械冲击检查。在较低的能量冲击水平下,器件表现出2.101   V / cm的良好灵敏度。试验证明,该装置可以成为传感器领域的潜在候选设备,可以很快将该装置用于医疗、工业和体育等领域的应用。

增强了聚二甲基硅氧烷- BaTiO3基柔性压电纳米发电机用于触觉模仿应用的能量收集能力

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:57
近年来,可穿戴式压电纳米发电机( PENG )的发展引起了人们的广泛关注,尤其是在选择高压电系数的无铅压电材料方面。钛酸钡( BTO )是一种环境友好型压电陶瓷。由BTO基压电填料衍生的PENGs近来引起了广泛关注。然而,在追求高输出性能时,柔性电极的探索和仿触觉功能的可穿戴PENGs的应用通常被忽略。采用冷冻干燥法制备了0.82 Ba ( Ti 0.89 Sn 0.11 ) O3-0.18 ( Ba 0.7 Ca 0.3 ) TiO3组成的多孔压电填料,然后将聚二甲基硅氧烷( PDMS )填充到压电陶瓷的微孔中,形成了具有明显三维互联结构且分布均匀的无机压电材料。掺杂和结构修饰均能提高BTO基PENG的输出性能,其中合理的掺杂对提高当前PENG系统的电输出起着重要作用。为实现全柔性压电纳米发电机( PENG ),采用集成PDMS的银纳米线网络作为柔性电极,采用真空过滤与后续干转移工艺相结合的技术制备。PENG在2   Hz的垂直力35   N下,可输出最大开路电压( V OC )为39   V,短路电流( I SC )为2.9  μA,最大瞬时功率为24.2  μW。此外,该器件在受到外压或弯曲应力作用时能有效地显示输出电信号。垂直压应力下PENG的输出特性高于弯曲应力,COMSOL仿真也证实了这一点。