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《非金屬無氟紙基發(fā)電機(jī)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號學(xué)號M201272546學(xué)校代碼10487密級碩士學(xué)位論文非金屬無氟紙基發(fā)電機(jī)學(xué)位申請人：胡琦旖學(xué)科專業(yè)：物理電子學(xué)指導(dǎo)教師：周軍教授答辯日期：2015年5月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMetal-freeandnon-FluorinePaper-basedGeneratorCandidate:HuQiyiMajor:PhysicalElectronicsSupervisor:Pro
2、f.ZhouJunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：
3、學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密□。（請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著柔性電子器件的快速增長，柔性電源普遍受到了業(yè)界的關(guān)注。而市場上的電源主要以塊狀的紐扣電池或者鋰電池為主，并不能夠與全柔性電子設(shè)備相接連。此外，電池存在例如爆炸等隱性危險(xiǎn)
4、，常常在航空托運(yùn)中受到限制。因此，目前人們致力于尋求一種全柔性的電源或者發(fā)電機(jī)，其能夠直接為柔性電子產(chǎn)品，如微型可攜帶/穿戴電子設(shè)備、智能包裝提供能源；且保持綠色安全。而紙作為一種信息傳播的傳統(tǒng)載體，具有廉價(jià)、質(zhì)輕、可生物降解和可循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，近年來在柔性電子紙、晶體管、觸摸板以及智能包裝顯示等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。于是，紙基發(fā)電機(jī)作為外部電源的一種替代或者補(bǔ)充應(yīng)運(yùn)而生，從而拓展了紙基電子產(chǎn)品的應(yīng)用。本論文介紹了一種對環(huán)境友好的非金屬無氟紙基發(fā)電機(jī)，可以從周圍環(huán)境中收集能量并轉(zhuǎn)化為電能。主要的研究內(nèi)容和成果如下：1.基于碳納米管耐腐燭、耐沖擊和導(dǎo)
5、電導(dǎo)熱性好等優(yōu)良特性，我們選擇碳納米管作為導(dǎo)電材料，通過刮涂的方法制作出碳納米管導(dǎo)電層，并測試其抗拉伸性能和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)證明，碳納米管導(dǎo)電層在不同彎曲條件下其導(dǎo)電性能保持在154.9Ω/□左右，可見，其具有很好的抗拉伸性。此外，碳納米管導(dǎo)電層在原始狀態(tài)下的伏安特性曲線和經(jīng)歷1000次循環(huán)后的伏安特性曲線接近重合，表明碳納米管導(dǎo)電層具有很好的穩(wěn)定性。另一方面，碳納米管替代傳統(tǒng)的金屬作為導(dǎo)電層可以避免金屬回收對環(huán)境的影響。2.基于駐極體可以長久保持剩余電荷的性能，我們選擇駐極體材料聚丙烯作為發(fā)電功能材料，可以避免含氟材料對環(huán)境的影響。通過實(shí)驗(yàn)對比
6、發(fā)現(xiàn)使用多孔聚丙烯材料的發(fā)電機(jī)的輸出峰值電流為使用普通聚丙烯材料發(fā)電機(jī)輸出峰值電流的2倍以上，因此我們進(jìn)一步選擇多孔聚丙烯材料作為發(fā)電功能材料。在對多孔聚丙烯進(jìn)行極化處理的研究中，我們發(fā)現(xiàn)通過負(fù)電暈充電處理后，多孔聚丙烯材料的表面電位可以在較長的時(shí)間內(nèi)保持在-620V左右。I華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3.基于靜電感應(yīng)的原理，我們設(shè)計(jì)出一種新的非金屬無氟紙基V型發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)以相紙作為基底，以碳納米管作為導(dǎo)電層，以多孔聚丙烯作為發(fā)電功能材料。根據(jù)V型結(jié)構(gòu)我們建立這類器件的理論模型，推導(dǎo)得出這種非金屬無氟紙基V型發(fā)電機(jī)在外接電阻條件下輸出特性的
7、基本公式。通過數(shù)值計(jì)算方法，得到峰值電流和瞬時(shí)峰值功率在不同外接電阻和不同頻率下的數(shù)值解。進(jìn)一步地，我們可以得到最佳負(fù)載電阻和頻率的關(guān)系，從而為定量分析非金屬無氟紙基V型發(fā)電機(jī)的輸出特性提出了一套準(zhǔn)確的方法。4.對非金屬無氟紙基V型發(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)際輸出性能測試，測試結(jié)果和模擬結(jié)果高度一致。在外力作用下，組成非金屬無氟紙基V型發(fā)電機(jī)的上下兩個(gè)部件之間的距離產(chǎn)生變化，形成電荷分離和電勢差，并驅(qū)動電子在外電路中流動。非金屬無氟紙基V型發(fā)電機(jī)在25Hz條件下的瞬時(shí)峰值功率達(dá)到646.4μW。此外，在持續(xù)運(yùn)動72，000個(gè)周期后，器件仍保持完整的形貌和輸
8、出性能，表明發(fā)電機(jī)具有很好的穩(wěn)定性和持久性。同時(shí)，我們還證明了通過人體運(yùn)動驅(qū)動發(fā)電機(jī)可以點(diǎn)亮液晶顯示屏，從而證明了紙基發(fā)電機(jī)在防偽包裝方面的應(yīng)用。5.為了進(jìn)一步提高
