可同時(shí)采集光能及機(jī)械能的復(fù)合織物研究.pdf

1、目前，隨著時(shí)尚、輕薄的柔性可穿戴設(shè)備的日益普及推廣，人們對器件的抗拉伸性、耐彎曲性、可穿戴性等提出了更高的要求。與此同時(shí)，伴隨設(shè)備功能豐富，電源的續(xù)航能力不足等問題日益突出。傳統(tǒng)剛性平板結(jié)構(gòu)的電源，存在體積大、質(zhì)量重、不易穿戴等問題，嚴(yán)重阻礙了可穿戴設(shè)備朝輕型化、微型化、集成化方向發(fā)展。近年來，纖維結(jié)構(gòu)能量采儲器件的開發(fā)與運(yùn)用，為解決以上問題提供了一條新思路，但單根采儲器件能量輸出較小，且以往的纖維器件模塊集成方式，如多層疊加、刺繡等，

2、在制備、封裝時(shí)效率低下，易導(dǎo)致器件磨損。研究需要發(fā)展出新的纖維能量采儲器件編織集成技術(shù)，推動其在可穿戴領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　基于此，本文研究在傳統(tǒng)飛梭技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了新的器件編織集成裝置，進(jìn)而研制出了新型織物結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG），并將其與全固態(tài)纖維染料敏化太陽能電池（DSSC）進(jìn)行混合編織，實(shí)現(xiàn)了一種可以同時(shí)采集機(jī)械能與光能的新型能源織物。本文研究內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：
　　①研究通過電化學(xué)方法制備了錳基復(fù)合纖維，并

3、在其上生長納米ZnO陣列制備了全固態(tài)纖維DSSC光陽極，進(jìn)而成功利用飛梭技術(shù)織造了新型光伏織物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬錳層以及半導(dǎo)體ZnO納米層的形貌結(jié)構(gòu)是影響DSSC性能的重要因素；當(dāng)電壓=3.1V、pH=7.5且[Zn2+]=0.03M時(shí)，所得全固態(tài)纖維狀DSSC的性能最佳；通過對織紋結(jié)構(gòu)以及電氣匹配連接等的優(yōu)化后，編織型結(jié)構(gòu)比纏繞型結(jié)構(gòu)DSSC光電效率提高了21％。
　?、谘芯吭诰鬯姆蚁├w維上鍍銅，并利用飛梭織造技術(shù)將其與銅絲或鍍

4、銅導(dǎo)電復(fù)合纖維組合，構(gòu)建了能夠采集機(jī)械能的摩擦納米發(fā)電織物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，織紋結(jié)構(gòu)、串并聯(lián)方式對摩擦納米發(fā)電織物性能有顯著影響；在拍打、彎曲、扭曲等工作模式下器件均能正常工作；面積為2cm×2cm平紋結(jié)構(gòu)的發(fā)電織物在拍打模式下，瞬時(shí)短路電流達(dá)~35μA，瞬時(shí)開路電壓達(dá)~300V。
　　③研究進(jìn)一步采用飛梭編織技術(shù)成功將光伏織物與摩擦納米發(fā)電織物進(jìn)行混合編織，制備出能夠同時(shí)采集光能以及機(jī)械能的新型單層全固態(tài)復(fù)合電源織物。面積為4cm×5