nir光触发电机纳米材料课件.ppt

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1、用于光电转换和自供能的液晶复合制动近红外光触发热电受控发电机010203研究背景介绍发电机的制备与性能分析结论CONTENT01背景介绍LoremipsumdolorsitametPARTONE1.背景介绍由于社会日益增长的能源以及自主和自供电系统的需求，能量收集引起了工业界和学术界的极大兴趣值得注意的是，由于转换光能的功能材料在许多能源中的应用，例如能量收集，自供电电子和传感器，对转换光能的功能材料给予了极大的关注。1.背景介绍因此，通过将光响应材料引入电子器件中的光电转换的方法值得研究首先将能量转

2、化为热能或机械能，然后进一步转化为电能。作为方案，光敏材料与多物理聚合物聚偏二氟乙（PVDF）或其衍生物的整合可能成为一种流行的选择1.背景介绍1.背景介绍液晶弹性体（LCE）致动器表现出优异的光致动作性能，因为他们具有快速，精确和远程控制驱动的独特能力PVDF是一种具有压电，热电和摩擦电特性的有吸引力的材料，可以作为多种材料能够同时收获不同能量的能量载体。与陶瓷热电相比材料，PVDF具有机械灵活性，高应变和透明性，可用于广泛的应用，如灵活的能量转换装置，可穿戴设备和其他电子设备02材料的制备与性能分

3、析LoremipsumdolorsitametPARTTWO1.LCE复合光致动器的制备制备一个有LCE层和一个掺杂石墨烯的PDMS复合层组成的双层膜光致动器07LCE/石墨烯-PDMS双层复合物膜的示意图双层复合材料的横截面SEM图像石墨烯掺杂的PDMS层和LCE彼此紧密接触，并且LCE层（底部）和石墨烯-PDMS层（顶部）的厚度分别为约27.6和37.5mm。石墨烯-PDMS复合层的表面光滑，石墨烯片均匀分布在PDMS基质中1.LCE基复合光致动器的制备当NIR光入射到LCE层时，可以清楚地观察到

4、光致动器的弯曲变形，并且发现双层膜的弯曲致动是快速且可逆的。在长度为2.0厘米的双层复合材料中，弯曲至其最大曲率所需的时间约为11.4秒，关闭NIR灯恢复时间约为11.2。2.LCE基复合光致动器的弯曲变形NIR光开启时，LCE双层膜的温度可达到104.8远远超过LCE层。曲率与温度之间的关系如图所示。很明显，随着表面温度的增加，复合材料的曲率变大。在我们的设计中，掺杂石墨烯是光响应双层致动器中的良好光热转换材料，并且有效能够吸收NIR光并将其转换成热能。2.LCE基复合光致动器的弯曲变形从以上结果可

5、以得出结论，由于LCE层的良好透明性，NIR光可以立即被存在于LCE和石墨烯-PDMS层的界面处的石墨烯片吸收。此外，转换后的热能被传输到LCE层和PDMS/石墨烯层2.LCE基复合光致动器的弯曲变形这里研究的弯曲原理，掺杂在PDMS中的石墨烯可以有效地吸收和转换NIR光为热能，从而引起LCEN-I相变并降低LC分子中的有序参数。结果，LCE层在双层膜经历了显着的面内信标因为LCE层沿着排列方向收缩而PDMS层保持不变而不是两层之间的热膨胀系数差异，所以双层光致动器朝向LCE层弯曲。该分析得到以下事实

6、的支持：当NIR光强度超过160mWcm2时几乎没有观察到曲率变化，双层光机械致动器即使在20次可逆弯曲和不弯曲循环中也保持完整。该结果表明可以在循环中实现可逆变形过程。2.LCE基复合光致动器的弯曲变形在文章的设计中，发电机由LCE-石墨烯掺杂的PDMS双层光致动器和两个表面上具有铝（Al）电极的PVDF膜组成。在文章中，采用PVA胶将光致动器和Al涂覆的PVDF膜一端粘合在一起。3.热电发电机的特性PVDF层两侧的铝基金属电极具有高导热性和导电性，这使得在Al电极和PVDF膜之间的界面处能够进行有

7、效的热传递。弯曲变形期间在开启和关闭NIR光时测得的Al表面温度。当发射器在用NIR光照射时发生弯曲时，双层光致动器和镀Al的PVDF膜之间的距离逐渐减小，直到最后接触，而在关闭NIR光时发生相反的过程。3.热电发电机的特性如上所述，LCE复合光致动器和Al涂覆的PVDF膜之间的这种可逆接触和分离可归因于LCE复合光致动器的光热驱动弯曲变形当复合材料弯曲时，观察到正电压而当复合材料膜恢复到原始分离状态出现负电压为了揭示光电转换性能，在文章中，通过周期性地打开和关闭具有160mWcm-2的强度的980n

8、mNIR激光来照射发电机。3.热电发电机的特性在实验数据和分析的基础上，假设器件中的这种大输出电信号（特别是电压输出）可能主要归因于热电效应为了验证这一点，文章设计了一个实验来独立评估这种效果3.热电发电机的特性将LCE复合致动器和PVDF部分连接而没有弯曲变形，然后通过周期性地打开和关闭980nmNIR激光进行照射。仅由热电效应得到的输出电压和电流信号分别如图所示。与发电机数据相比，结果清楚地表明热电效应是整个输出信号的主要贡献者3.热电发电机的特性与