形态学

摘要\n增强摩擦电纳米发电机( TENG )输出性能的一个关键是如何增加强烈依赖于特征形貌和模式密度的有效接触面积。传统的TENG形貌包括金字塔、立方体、线条、柱子和特征表面积不足的穹顶，通常采用昂贵而耗时的光刻和刻蚀工艺。在此，我们提出了一种新的高总接触表面积重叠微针( OL- MN )阵列形貌，以提高铝/聚二甲基硅氧烷( Al / PDMS ) TENG在低工作频率下的输出性能。比较研究了两种不同的低密度和高密度微针阵列，即LD- MN和HD- MN。采用低成本CO2激光烧蚀与PDMS铸造一体化工艺进行快速成型。在恒定的激光功率和扫描速度下，OL-MN与LD-MN和HD-MN相比，具有最高的总接触表面积。OL- MN- TENG的开路电压( Voc )和短路电流( I sc )的输出性能分别为123 V和109.7μA，分别是LD- MN- TENG的Voc和I sc的3.66和3.71倍。优秀的OL-MN-TENG可以在串联的103个LED上点亮，并在电容器中储存能量，用于各种自供电设备。

柔性好、输出高的压电纳米发电机( PENGs )在收获机械能和供电电子方面具有很好的应用前景。本研究报道了一种层状BaTiO3花( BTFs )的合成及其填充到聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中，以获得具有优异能量收集性能的复合材料。在3.5 Hz的50 N压缩下，BTF基PENG的电压为260 V，电流为50 µ A，功率为1728 µ W，输出功率比BT纳米粒子填充聚合物复合材料高两个数量级。模拟结果表明，花瓣处的高局部应力是BTFs性能提高的主要原因。PENG在5000次循环下显示出良好的耐久性，并点亮了58个商用发光二极管和显示器。PENG产生了30 - 100V的收割人体手拍和脚步的动作，大约50V的收割篮球跳跃的运动动能。本研究提出了一种基于BTF的PENG，显著提高了微/纳米能量系统的能量收集性能。

电流体动力不稳定性，在聚合物-空气或聚合物-聚合物双分子层设置下，在初始平面界面处产生有序微柱或微阱。众所周知，各控制参数之间的复杂相互作用，如静电场的强度、膜厚、界面张力和层的介电常数等决定了界面的形貌。本报告首次从实验上证明了聚合物下层[这里，聚二甲基硅氧烷( PDMS ) ]的流变性能对其形态演化有明显影响。由于两层(液晶- PDMS )之间介质对比度高，界面张力降低，我们通过诱导界面快速失稳来探究演化的动力学时间尺度。在这个时间尺度上，表明对于薄的黏弹性‘软’PDMS薄膜形成了微柱体，而对于黏弹性‘硬’薄膜在类似的设置下观察到了微阱。基于微柱体向微阱的转变，当薄膜厚度从·4 \\文档类[ 12pt ] {极小} \\使用包{ amsmath } \\使用包{ isysym } \\使用包{ amsfonts } \\使用包{ amsbsy } \\使用包{ Mathrsfs } \\使用包{ upgreek } \\设置长度{ -69pt } \\开始{文档} $${\\sim } 4$$ \\结束{文档}增加到11μm \\文档类[ 12pt ] {极小} \\使用包{ amsmath }。图示摘要  [图示不可用：见全文]

为了提高添加型硅橡胶( SR )的粘接性能和阻尼性能，提出了一种在聚二甲基硅氧烷( PDMS )网络中嵌入原位聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )域的方法，根据Griffith准则，PMMA域提高了SR的室温模量，且与SR的粘接性能相关性更强。此外，热塑性PMMA的玻璃化转变提供了高温下的阻尼性能。将PMMA与端乙烯基聚二甲基硅氧烷( vi- PDMS )液体共混物与聚甲基氢硅氧烷交联，得到PMMA / SR共混物；以甲苯为相容剂，甲基丙烯酸甲酯( MMA )在vi - PDMS中原位自由基聚合，得到PMMA / vi - PDMS液体共混物。研究了分散速度、相容剂含量、PMMA比例对PMMA / SR共混物形貌和性能的影响。在合适的分散速度( 100 ~ 300   rpm )和丰富的相容剂含量( ~ 100  wt %指vi- PDMS )下，PMMA / vi- PDMS共混物中形成了尺寸分布窄、分散性好的小PMMA畴( 800   nm左右)，20  wt % PMMA共混物对不锈钢具有8 MPa以上的拉伸强度和5 MPa以上的搭接剪切强度。在-50 ~ 150℃范围内，50 wt % PMMA的共混物具有较好的阻尼性能，tanδ \u003e 0.15；Tg‐PMMA随PMMA嵌入量的减少略有向低温移动，但Tg‐PDMS相对稳定。

我们采用Si母模，通过金属辅助化学刻蚀( MACE )工艺制备了疏水、可拉伸、皱纹图案的聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜，这是一种无需掩膜的大面积薄膜制备技术。MACE制备的皱纹PDMS表面具有很高的疏水性和伸展性，这与常规工艺制备的皱纹PDMS很难实现，如等离子体处理、电子束或激光花样等。褶皱PDMS表面的接触角与微/纳米结构尺寸有关，在最佳条件下制备的薄膜最大接触角为135.8   ±   0.1 °。为了证实褶皱PDMS薄膜对柔性电子的适用性，我们通过控制薄膜中交联剂的比例来调节力学性能。杨氏模量在0.193 ~ 1.364 MPa范围内随交联剂配比的变化而变化，在250 %应变下，最佳膜层的应力为1.5MPa。