BaTiO3片狀晶的制備及其在柔性壓電發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用.pdf

1、本論文采用熔鹽法合成了(001)擇優(yōu)取向生長(zhǎng)的BaTiO3片狀微晶體，利用油/水界面自組裝的方法獲得了具有高度取向性的壓電薄膜，并將其制備成柔性壓電發(fā)電機(jī)用于收集環(huán)境機(jī)械能。
　　利用熔鹽法在1050℃合成了平板狀結(jié)構(gòu)的Bi4Ti3O12和BaBi4Ti4O15片狀晶體作為前驅(qū)體，熔鹽介質(zhì)分別為NaCl-KCl和KCl-BaCl2;然后，在拓?fù)浠瘜W(xué)反應(yīng)階段Ba2+替代BaBi4Ti4O15中的Bi3+形成鈣鈦礦相的BaTiO3，反

2、應(yīng)溫度為950℃，熔鹽體系為NaCl-KCl。得到的BaTiO3片狀晶體具有較大的徑厚比（平均尺寸約為6～10μm，厚度為0.5μm），并沿(001)擇優(yōu)生長(zhǎng)。
　　利用界面自組裝的方法在水/正己烷界面將制得的規(guī)則片狀晶體裝配成了BaTiO3單層薄膜，該薄膜不僅具有較好的致密性，而且片狀晶平行于基底表面定向排列。通過(guò)理想模型計(jì)算了片狀晶體在界面以兩種不同狀態(tài)存在時(shí)（平行于界面存在、垂直于界面存在）系統(tǒng)界面能的變化量，證明了界面自組

3、裝是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程，驅(qū)動(dòng)力為總界面能的減少。
　　將組裝的BaTiO3壓電薄膜轉(zhuǎn)移到濺射一層ITO的PET基底上，利用PDMS封裝后制得柔性單層BaTiO3薄膜基壓電發(fā)電機(jī)，為了提高壓電發(fā)電機(jī)的輸出性能，利用逐層組裝——封裝的方法制得了多層BaTiO3薄膜基壓電發(fā)電機(jī)。分別測(cè)試了兩種壓電發(fā)電機(jī)在d31（彎曲）、d33（按壓）工作模式下的輸出性能，并分析了其工作原理。
　　單層BaTiO3薄膜基壓電發(fā)電機(jī)在按壓模式下最大開(kāi)

4、路電壓、短路電流分別為5.5 V、30 nA，彎曲模式下電壓、電流分別為6.5 V、140 nA;將其用于收集風(fēng)能，瞬時(shí)電壓、電流最高可達(dá)2.3 V、96 nA，當(dāng)外接80 MΩ負(fù)載時(shí)，它的瞬時(shí)、平均輸出功率分別為0.055μW、0.021μW。
　　多層BaTiO3薄膜基壓電發(fā)電機(jī)在按壓模式下最大開(kāi)路電壓、短路電流分別為23V、550hA，彎曲模式下電壓、電流分別為24V、280 hA;將其用于收集波浪能，瞬時(shí)電壓、電流最高可達(dá)