气动柔性带压电发电机
柔性透明纳米发电机的电极材料研究现状
柔性透明纳米发电机的电极材料研究现状∗刘沛波;杨俊;魏大鹏;石瑞英;史浩飞【摘要】柔性透明纳米发电机可收获生活中的多种能量，如机械能、热能等，并且具有良好的透光性和柔性，可以适应生活中遇到的复杂环境，在低功耗便携式设备，自供能电子系统和植入式传感器等领域有巨大的应用前景。
系统的综述国内外关于柔性透明纳米发电机的研究现状，阐述纳米发电机的分类及工作原理，重点讨论分析了氧化铟锡(ITO)、碳纳米管、石墨烯等3种不同电极材料的柔性透明纳米发电机的输出特性以及存在的问题，并且针对这些问题，预测了未来柔性透明纳米发电机的发展应致力于在改善现有透明电极材料的性能的同时，优化器件结构设计，实现柔性透明纳米发电机的发电性能的提升，并且继续改进制备工艺，实现纳米发电机的集成化，以便柔性透明纳米发电机投入实际应用。
%Transparent flexible nanogenerators can harvest various types of energy,such as mechanical energy, thermal energy.Due to the excellent transparency,flexibility and stretchability,the nanogenerators are designed to meet the anticipated requirements of specific environment conditions.It has been shown great potential for low-power portable devices,self-powered electronic systems and implanted sensors,etc.In this paper,we dem-onstrate the working principle and the classification of transparent flexible nanogenerator.Based on the research both in China and abroad,the power generation characteristics of the transparent flexible nanogenerator based on different transparent flexible electrodes was analyzed,including indium tin oxides (ITO),carbon nanotubes and graphene.And then the problems of these transparent flexible nanogenerators were pointed out and dis-cussed.Inorder to overcome these problems,the study on transparent flexible nanogenerators should focus on improving the characteristics of transparent flexible electrodes materials.And the structure and fabrication process of transparent flexible nanogenerators should be continually optimized to improve the performance of the device.At last,transparent flexible nanogenerators with high using value must be designed in the future.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)001【总页数】10页(P1019-1028)【关键词】柔性透明;纳米发电机;电极材料;ITO;碳纳米管;石墨烯【作者】刘沛波;杨俊;魏大鹏;石瑞英;史浩飞【作者单位】四川大学物理科学与技术学院，成都 610064; 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，跨尺度制造技术重庆市重点实验室，重庆 400714;中国科学院重庆绿色智能技术研究院，跨尺度制造技术重庆市重点实验室，重庆 400714;中国科学院重庆绿色智能技术研究院，跨尺度制造技术重庆市重点实验室，重庆400714;四川大学物理科学与技术学院，成都 610064;中国科学院重庆绿色智能技术研究院，跨尺度制造技术重庆市重点实验室，重庆 400714【正文语种】中文【中图分类】TM31随着科技的不断发展，人类对能源的需求也持续增长，传统的化石能源在未来几十年内枯竭，开发可再生能源实现可持续发展势在必行[1]。
纳米发电机的研究现状及发展趋势
纳米发电机的研究现状及发展趋势纳米发电机是一种新型的能源技术，它利用纳米级别的物理效应来转化和储存能量。
自2006年首次提出以来，纳米发电机在各个领域都展现了广泛的应用前景。
本文将概述纳米发电机的概念、历史和现状，并探讨其未来的发展趋势和挑战。
纳米发电机是一种基于纳米尺度效应的能量转换装置。
它将机械能、热能或其他形式的能量转化为电能，并通过纳米结构将这种能量储存起来。
纳米发电机的主要优势在于其高度的灵活性和定制性，使其能够适应各种不同的应用场景。
生物医学领域：在生物医学领域，纳米发电机可以通过植入式设备为人体提供持续的电能，从而实现如起搏器、药物输送、无线通信等医疗功能。
环境监测领域：纳米发电机可以用于环境监测领域，例如检测空气和水中的有害物质，以及监测生态系统的能量流动。
国防领域：由于纳米发电机具有高度的灵活性和隐蔽性，它可以用于制造高效、隐蔽的无线通信系统和传感器，从而应用于国防领域。
自2006年首次提出纳米发电机的概念以来，研究者们在理论和实验方面都取得了重要的进展。
在理论研究方面，科学家们通过计算机模拟和理论分析，深入探讨了纳米发电机的物理机制和优化设计方案。
在实验方面，研究者们通过不懈努力，成功地制备出多种不同材料和结构的纳米发电机，并对其性能进行了详细研究。
近年来，纳米发电机在能量转换效率、稳定性和生物相容性等方面都取得了显著的突破。
例如，研究人员利用生物相容性良好的材料制备出一种新型的纳米发电机，可以在生理环境中长期稳定运行，为植入式医疗器械提供了新的能源解决方案。
还有研究团队开发了一种基于摩擦电效应的纳米发电机，可以将机械能转化为电能，从而实现能源的可持续利用。
随着纳米技术的不断进步和研究者们对纳米发电机认识的深入，纳米发电机的发展将迎来新的机遇。
以下是一些可能的发展趋势：材料创新：未来的纳米发电机有望使用更加高效、稳定和环保的材料。
例如，研究人员正在探索生物降解性良好的材料用于纳米发电机的制备，以降低对环境的影响。
柔性纳米发电机及器件的最新研究进展
research progress and working principles of piezoelectric, triboelectric and hybrid nanogenerators at home and abroad are reviewed, nanogenerators based on different materials, structures and application fields are expounded, and their applications
2015 年, 韩国忠南大学 Hwang 等 [11] 首先利用固态单
晶生长方法制备了铌镁酸铅-锆钛酸铅( PMN-PZT) 块状单
晶片薄膜, 进一步使用机械工艺将单晶片厚度减小, 并
2 纳米发电机工作原理
根据工作 原 理 的 不 同, 纳 米 发 电 机 可 分 为 PENG、
TENG 和复合型纳米发电机 [6] 。
2. 1 压电纳米发电机
PENG 是材料通过正压电效应实现能量转换的, 如
图 1 所示 [7] 。 当压电材料发生形变产生极化电荷, 极化
电荷在材料内部形成电场, 对电板上下表面的电子产生
定的电压和电流。
3 柔性压电纳米发电机
材料本身具有压电性是制备 PENG 最基础也是最重
要的前提条件。 传统压电材料根据材料种类可分为无机、
有机和复合压电材料, 目前主流的压电材料包括锆钛酸
《基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机研究》范文
《基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，柔性电子设备在众多领域的应用越来越广泛，其中，全柔性压电纳米发电机作为能量收集与自供电设备的关键部分，具有广阔的应用前景。
全柔性压电纳米发电机利用材料的压电效应将机械能转化为电能，具有体积小、重量轻、环保等优点。
本文将重点研究基于PVDF（聚偏二氟乙烯）与PAN（聚丙烯腈）薄膜的全柔性压电纳米发电机。
二、PVDF与PAN薄膜的特性和应用PVDF和PAN都是常用的高分子材料，具有优异的物理化学性能。
PVDF因其优异的介电性能和压电性能在压电材料领域得到广泛应用。
而PAN因其高强度、高韧性和良好的热稳定性等特点在电子设备中也有广泛应用。
本文利用这两种材料的特性，研究其在全柔性压电纳米发电机中的应用。
三、全柔性压电纳米发电机的结构与工作原理全柔性压电纳米发电机主要由PVDF和PAN薄膜组成，通过特殊工艺将两种材料复合在一起，形成具有压电效应的薄膜。
当这种薄膜受到压力时，由于材料的压电效应，会产生电荷分离现象，从而产生电压。
这种电压可以驱动电子设备工作，实现能量的转化和利用。
四、实验方法与结果分析我们通过实验研究了基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机的性能。
首先，我们制备了PVDF和PAN薄膜，并采用特殊工艺将它们复合在一起。
然后，我们通过压力测试来观察发电机的性能。
实验结果表明，基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机具有良好的压电性能和柔韧性，能够在受到压力时产生较高的电压。
此外，我们还对发电机的输出电压、电流等参数进行了测量和分析，为后续的优化提供了依据。
五、讨论与展望基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机具有许多优点，如体积小、重量轻、柔韧性好等。
然而，在实际应用中仍存在一些挑战和问题需要解决。
首先，如何进一步提高发电机的输出性能是关键问题之一。
我们可以通过优化材料的选择和制备工艺来提高发电机的性能。
《基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机研究》范文
《基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，柔性电子设备在日常生活中的应用越来越广泛，如可穿戴设备、智能传感器等。
在这些设备中，全柔性压电纳米发电机扮演着关键角色，它可以有效地将机械能转化为电能。
本篇文章旨在介绍基于PVDF（聚偏二氟乙烯）与PAN （聚丙烯腈）薄膜的全柔性压电纳米发电机的相关研究。
二、PVDF与PAN薄膜的特性PVDF和PAN是两种常见的聚合物薄膜材料，它们在柔性电子设备中有着广泛的应用。
PVDF具有良好的压电性能和电性能，其应用在能量收集和自供电传感器等领域有着广阔的前景。
而PAN则具有较高的机械强度和优异的导电性能，使其在柔性导电材料和能量存储领域有着良好的应用。
三、全柔性压电纳米发电机的设计全柔性压电纳米发电机主要由PVDF和PAN两种薄膜材料构成。
首先，通过特定的工艺将PVDF薄膜制备成具有压电性能的层状结构。
然后，将PAN薄膜作为导电层与PVDF层进行复合，形成全柔性的纳米发电机结构。
此外，为了进一步提高发电机的性能，我们还在结构中引入了纳米材料，如碳纳米管等，以提高材料的导电性和压电性能。
四、实验方法与结果分析我们采用先进的纳米制备技术，制备了基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机。
通过对比实验和仿真分析，我们得到了以下结论：1. 优化后的全柔性压电纳米发电机具有良好的机械性能和压电性能，能够有效地将机械能转化为电能。
2. 通过引入碳纳米管等纳米材料，提高了发电机的导电性能和压电性能，从而提高了发电机的输出功率和效率。
3. 实验结果表明，基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机在压力作用下能够产生明显的电压输出，且具有良好的稳定性和重复性。
五、应用前景与展望基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机具有广泛的应用前景。
首先，它可以应用于可穿戴设备中，作为自供电传感器使用，为设备提供持续的能源供应。
其次，它可以应用于智能传感器、能量收集器等领域，为柔性电子设备的发展提供新的可能性。
压电发电装置的设计
压电发电装置的设计作者姓名：XXXX专业名称：通信工程指导教师：XXXXX摘要人们自1880年发现天然石英具有压电效应以来,相继又发现并人工制造了一系列的压电材料。
如某些木材、钛酸钡、铌酸锂、人造石英、高分子聚合物等。
尤其近半个世纪里,压电材料的发展极为迅速,应用日益广泛。
从日常生活用的压电式电子打火和厨房里的天然气炉灶压电式点火器到无线电用的压电式扬声器、耳机、乃至飞机、宇宙飞船、导弹中的振动测量传感器,都用到压电材料。
但这些压电材料的机械性能比较脆,若机械加工质量不高,在装配或应用中很易破碎。
而近二、三十年来在人们发现并制造出来的新型压电材料中,最引人注目的就要算高分子压电材料,如聚二氟乙烯、聚氟乙烯、锆钛酸铅、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、尼龙等,这些材料不像石英及压电陶瓷材料那么脆,在装配和应用中不易破碎。
尤其是聚偏二氟乙烯这一类的压电材料,非常柔软,又可做得很薄,而且它具有大的动态范围,高绝缘性、高机械强度和耐冲击、抗辐射、低噪声阻抗、压电系数大等特性。
因此,近年来受到人们的特别关注,应用越来越广泛。
压电效应分为正压电效应和逆压电效应，本文所要研究的就是利用正压电效应制成的利用聚偏氟乙烯（PVDF）作为压电薄膜的压电发电装置，这种压电发电装置相对于其他微型发电装置，具有结构简单、不发热、无电磁干扰和易于实现微小化等优点，越来越受到各国研究人员的关注。
本文通过对压电发电装置电学等效模型的建立与分析，利用Multisim软件对压电发电的特性（包括压电电流输出特性和电荷输出特性）、能量传输效率、提高电能的产生方法进行分析。
并对功率调理电路、能量存储媒介、稳压充电电路进行了相关理论和仿真研究。
具体工作如下：首先，建立并分析压电发电的电学等效模型。
其次，借助电路仿真软件进行电路分析。
研究压电振子电能不同存储媒介的可行性，利用超级电容容量大，充放电效率高的特点作为电荷的初级存储。
当积累到一定量的电荷即通I过稳压充电电路为可充电电池进行充电，电池的输出能量稳定。
柔性压电纳米发电机研究进展
柔性压电纳米发电机研究进展作者：张光杰丁一来源：《新材料产业》2017年第07期压电纳米发电机是一种利用压电效应将机械能转换为电能的器件。
在外界机械作用下，压电材料产生的极化电荷和随时间变化的电场可驱动电子在外电路发生流动，进而产生电能。
近年来，柔性电子器件在可穿戴、可植入电子器件等方面得到了广泛应用。
压电纳米发电机需要对复杂机械作用如弯曲、拉伸、扭转等产生响应并输出电能，且适应不同形状的表面以满足可穿戴、可植入等要求。
因此，开发出具备很好的柔性和稳定性的压电纳米发电机至关重要。
目前已有的压电材料中，除了压电聚合物材料如聚偏氟乙烯及其共聚物、聚乳酸等，多数无机压电材料都为硬脆材料。
通过材料和结构设计可以实现柔性的压电纳米发电机，根据材料和结构设计上的不同，可将现有的柔性压电纳米发电机分为2种：一种是利用低维压电材料如纳米线或薄膜等相对较好的应变承受能力，在柔性衬底上构建器件；另一种是将压电材料与柔性聚合物材料进行复合，得到独立的柔性复合压电材料并构建器件。
下面对这2种柔性压电纳米发电机分别进行介绍。
一、依托柔性衬底的压电纳米发电机块体压电材料通常不具备柔性，当压电材料尺寸降低至微米或纳米尺度时，其机械性能和稳定性会明显增强。
例如，氧化锌（ZnO）纳米线可承受4%～7%的拉伸应变而不损坏，其断裂强度可高达7GPa。
理论和实验均表明，随着ZnO尺寸的下降，其断裂应变和强度均有所提高。
因此，利用低维压电材料如纳米线或薄膜构建压电纳米发电机可实现器件的柔性。
以平面柔性聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯（P E T）、聚苯乙烯（PS）、聚酰亚胺（PI）作为衬底，在表面制备低维压电结构，当柔性衬底弯曲时会引起压电材料内部发生拉伸或压缩应变，从而产生压电电势。
首先，一些采用横卧的纳米线结构的纳米发电机被设计出来，如图1所示。
Yang等[1]通过金属电极将ZnO微纳线固定于柔性基底上，并通过弯曲柔性基底使微纳线拉伸或压缩，产生了20～50mV的交流压电输出。
论柔性复合压电纳米发电机的性能优化与应用研究
论柔性复合压电纳米发电机的性能优化与应用研究发表时间：2018-06-25T16:11:24.160Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：王宁[导读] 摘要：随着电子技术的不断发展，微电子元器件的集成度越来越高，这也促进了新型微纳电源系统技术的开发，新型微纳电源系统技术的发展也必然会为微型电源的发展提供强有力的技术支持。
（国网山东省电力公司莱阳市供电公司山东莱阳 265200）摘要：随着电子技术的不断发展，微电子元器件的集成度越来越高，这也促进了新型微纳电源系统技术的开发，新型微纳电源系统技术的发展也必然会为微型电源的发展提供强有力的技术支持。
经过研发技术的不断深入，当前已经制备出多种多样的氧化锌纳米发电机。
但当前氧化锌纳米发电机存在一定的问题，主要体现在输出信号普遍较小，而且输出功率较低，这两个缺点导致氧化锌纳米发电机在应用方面受到严重的限制。
基于此，本文就针对柔性复合压电纳米发电机的性能优化与应用进行研究分析。
关键词：柔性复合；压电纳米；发电机；性能优化；应用研究 1压电纳米发电机的电流输出特性及表征原理分析第一，利用有限元多物理场模拟软件COMSOL对复合压电纳米发电机性能进行模拟。
研巧基体和压电相的杨氏模量、泊松比等力学参数对复合压电纳米发电机性能的影响规律。
研巧压电电荷密度、基体介电常数、压电相介电常数等电学参数对复合压电纳米发电机性能的影响规律。
研究压电相在横向和垂直方向的分布密度、结构单元串并联数目等结构参数对复合压电纳米发电机性能的影响规律。
基于上规律，总结复合压电纳米发电机的优化途径。
第二，从增大压电相压电系数的角度，构建基于饥惨杂ZnO的压电纳米发电机。
利用细菌纤维素天然的网络结构和高度亲水性，采用浸泡－反应两步法在细菌纤维素内部原位合成饥渗杂ZnO，研究反应参数对饥惨杂ZnO／细菌纤维素复合结构的影响。
构建机慘杂ZnO／细菌纤维素复合柔性压电纳米发电机，并探索柔性发电机在自驱动传感器方面的应用。
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０ 引 言
当前 ， 在 军 事 和 民用 领 域 ， 系 统 的 小 型化 、 微 型
生的迎面气流激励下振动发 电。理论分析与实验表 明： 该发电机能够满足子弹机电引信电能需求 ， 理论 谐振频 率与实验测得 的谐振频率相近 ， 不同基底发电机产生的开路电压有很大的差别 。
关键 词 ： 引信； 发电机； 气流； 振动； 压电； 柔性
中图分 类号 ： Ｔ Ｋ ８ ９ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ８ － １ １ ９ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ０ １ — ０ ５
（ 机 电动 态控 制重点 实验 室北 京分 部 。 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
摘 要 ： 针对现有电源体积大不能满足子弹药引信要求的问题， 提出一种气动柔性带压电发电机。该发电机
为带状 ， 用导电胶将 Ｐ ＶＤ Ｆ压 电薄膜粘接在钛合金基底上 ， 一端固定在 子弹上 ， 占用体积极小 ， 在子 弹下落时产
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第３ ５ 卷 第１ 期
２ ０ １ ３年 ２月 源自探 测 与 控 制 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ＆ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
Ｖｏ１ ． ３ ５ Ｎｏ ． １ Ｆｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
气 动 柔性 带压 电发 电机
杨 芳 ， 隋 丽， 石庚 辰
ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｏ ｆ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｗａ ｓ ｔ ｏ ｏ ｂ ｉ ｇ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｂ ｍｕ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｕ ｚ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｆ ｉ ｘ ｅ ｄ