基于熱釋電、摩擦電效應(yīng)的納米發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用的研究.pdf

1、基于熱釋電、摩擦電效應(yīng)的納米發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：冷強(qiáng)指導(dǎo)教師：胡陳果教授專業(yè)：材料物理與化學(xué)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)物理學(xué)院二O一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要2006年，美國Science周刊報(bào)道了王中林課題組利用豎直結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米線的獨(dú)特性質(zhì)，在世界上首次研制成功納米發(fā)電機(jī)。這一重大發(fā)現(xiàn)開啟了納米科學(xué)和技術(shù)的新篇章。這種納米發(fā)電機(jī)利用了納米氧化鋅的半導(dǎo)體性及壓電效應(yīng)，屬于壓電式納

2、米發(fā)電機(jī)。此后幾年，王中林小組繼續(xù)研制出了熱釋電納米發(fā)電機(jī)和摩擦電納米發(fā)電機(jī)。熱釋電納米發(fā)電機(jī)以熱釋電效應(yīng)為基礎(chǔ)，所謂熱釋電效應(yīng)即當(dāng)晶體受熱或冷卻后，由于溫度的變化而導(dǎo)致自發(fā)式極化強(qiáng)度變化，從而在晶體某一定方向產(chǎn)生表面極化電荷的現(xiàn)象。利用熱釋電材料的熱釋電效應(yīng)，通過對(duì)其進(jìn)行間斷式加熱或冷卻，就能產(chǎn)生熱釋電電流。另外一種納米發(fā)電機(jī)即摩擦電納米發(fā)電機(jī)，也是當(dāng)下研究最深應(yīng)用面最廣的一類納米發(fā)電機(jī)。此類發(fā)電機(jī)利用了常見的摩擦起電和靜電感應(yīng)效應(yīng)，

3、通過兩種不同極性的駐極體薄膜材料周期性的摩擦來產(chǎn)生電力。該類摩擦電納米發(fā)電機(jī)能夠收集日常生活中常見的各種諸如風(fēng)吹，振動(dòng)，水流等機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換為可為小型電子器件供電的電流。由于該類納米發(fā)電機(jī)適用性更為廣泛，已經(jīng)得到了學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究。相信未來幾年摩擦電納米發(fā)電機(jī)能夠得到更長足的發(fā)展。全文的研究重點(diǎn)總結(jié)如下：①我們利用PVDF的熱釋電性，設(shè)計(jì)了一種熱釋電發(fā)電機(jī)（PEG），該發(fā)電機(jī)能夠收集日常生活中常見的冷熱水中的熱能，如煉鋼、制作玻璃時(shí)

4、需要的冷卻水，地?zé)?、太陽熱量等。通過外力使熱釋電發(fā)電機(jī)與冷水、熱水交替接觸來產(chǎn)生電能。我們對(duì)熱釋電發(fā)電機(jī)的電輸出性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征，收集的電能能夠驅(qū)動(dòng)數(shù)十盞發(fā)光二極光（LED）工作，也能為商業(yè)電容器充電。該類發(fā)電機(jī)能夠有效地收集生活中廢水中的熱量，在環(huán)境保護(hù)方面具有很大的應(yīng)用前景。②結(jié)合摩擦電發(fā)電機(jī)的工作原理，我們?cè)O(shè)置制作了一個(gè)柔性叉式電極的摩擦電發(fā)電機(jī)（FITG）。這種叉式電極解決了先前電極分離，容易纏繞，不宜長距離滑移等問題。我們