摩擦纳米发电机设计与制备及应用研究

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1、笔丢抑妇１朵聲ＵＮＩＥＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶ巨ＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＮＣ博±学位论文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮＶ＇．Ｉ．、‘：‘也Ｖ，节扣Ｉ－。ｉ巧饼识：ｆ－；．．ＴＪｃＶ＇．＾ＩＶｗ■■＂－－Ｉ１ｆ论文題目摩擦纳米发电机设计与制备及应用研究学科专业光学工程学号２Ｑ１１１１Ｑ５０１０３作者姓名苏元捷指専教师蒋亚东教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据

2、我所知，除了文中時别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。、’＾走Ｌ作者签名；乃日期；如年；１（＾月３日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁黯，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或妇描等复制手段保存、汇

3、编学位论文。（保密的学位论义在解密后应遵守此规定）元）妓作者签名：未＿导师签名：趣東■日期：年＾月＾日分类号密级注1UDC学位论文摩擦纳米发电机设计与制备及应用研究（题名和副题名）苏元捷（作者姓名）指导教师蒋亚东教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业光学工程提交论文日期2015.03.17论文答辩日期2015.05.29学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月27日答辩委员会主席杨邦朝评阅人于军胜、刘文、金崇君、陈长虹、吴志明注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THESTUDYOFDESIGN,PREPARATIONAND

4、APPLICATIONSOFTRIBOELECTRICNANOGENERATORSADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:YuanjieSuAdvisor:Prof.YadongJiangSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要摩擦起电现象作为一种极其普遍的物理现象，几乎存在于人们日常生活的各个方面。但是，摩擦起电常常被认为是一种负面效应，在许多情况下人们都通

5、过各种技术和途径来防止摩擦起电的产生。最近，美国佐治亚理工学院的王中林教授小组发明了基于摩擦起电效应和静电感应耦合作用的摩擦纳米发电机(TENG)，这种发电机能够用来将机械能转化为电能。TENG作为一种能量供给器件，其内部的两种摩擦电极性不同的材料在接触时由于摩擦电效应会在表面生成摩擦电荷，分离时由于电势差的作用会在外界电路上形成了电流输出。制备摩擦发电机的材料为日常生活最常见的材料，如纸张、纤维织物、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、铝(aluminum,Al)、聚氯乙烯(p

6、olyvinylchloride,PVC)、氟化乙丙烯(fluorinatedethylenepropylene,FEP)等。TENG能用于收集各种形式的机械能量，比如人体运动、机械振动、旋转、风能、声波、水流、雨滴和海浪等。此外，通过将各种机械运动转化成电信号，摩擦纳米发电机可以作为自供能传感器来探测位移、速度、金属离子、湿度、温度、紫外光强等。本论文提出并设计了若干种不同结构、不同工作原理的TENG及基于TENG的自供能传感器。经过系统的实验测试和计算模拟，研究了TENG及自供能传感器的工作机制，同时进一步实现了TENG和自供能传感器的相关应用。本文的研究工作主要包括以下几点：1

7、．甲基橙(MO)在紫外光的照射下能够被二氧化钛纳米颗粒光催化降解。紫外光照射下产生的光生空穴和电子能够迁移到二氧化钛颗粒表面，作为氧化还原反应源与吸附的反应剂反应，形成具有强氧化性的超氧阴离子、过氧化氢和羟基。这些氧化剂能分解水中的有机染料和污染物。本项研究采用一种以PTFE和Al为起电材料的接触分离式的TENG。这种发电机的输出端可以在MO中形成一个定向电场，有效地提高二氧化钛颗粒中光生空穴-电子对的拆分并抑制其复合，从而加强了光催化降解反应。由于光电耦