隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)需要的廣泛分布的傳感器網(wǎng)絡已經(jīng)集成到世界的每一個角落,為生理健康監(jiān)測、醫(yī)療保健監(jiān)控提供了充分的技術支持。驅動這些傳感器所需要的功率是很小的,然而傳感器的數(shù)量巨大,這就需要具有移動性、可持續(xù)性和環(huán)境友好的能源供給。目前傳感器的能源供給以電池為主,然而,電池的管理回收是一項極其困難的任務,電池報廢后所遺留的有害化學物質已經(jīng)對環(huán)境產生了重大威脅。針對傳感器的能源供給問題,基于摩擦納米發(fā)電機原理的能量采集器及傳感器成為了相關領域的研究熱點。基于摩擦納米發(fā)電原理的自驅動傳感器的移動性和應用場景不斷發(fā)展,在人體體征監(jiān)測等相關領域對自驅動傳感器的靈敏度提出了更高的要求。然而,提高自驅動傳感器的靈敏度仍是一個難題�；谏鲜霰尘�,本文探索制作了基于摩擦納米發(fā)電機原理的靈敏度最高的自驅動傳感器,并且對如何提高靈敏度進行了理論分析。本文還利用氣相沉積超薄的襯底材料,以石墨烯作為電極,利用微加工工藝制作了厚度僅5.5μm的超薄透明柔性的自驅動曲率傳感器,具體內容如下:(1)選取常見的工業(yè)材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)與膨脹微球混合物作為摩擦納米發(fā)電機摩擦層的材料,利用膨脹微球加...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景及意義
        1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的能源需求
        1.1.2 自驅動系統(tǒng)
    1.2 摩擦納米發(fā)電機簡介
        1.2.1 摩擦納米發(fā)電機的發(fā)明
        1.2.2 摩擦納米發(fā)電機的摩擦層材料
        1.2.3 摩擦納米發(fā)電機的工作模式以及發(fā)電機理
        1.2.4 摩擦納米發(fā)電機的主要理論依據(jù)
        1.2.5 摩擦納米發(fā)電機的研究進展
    1.3 摩擦納米發(fā)電機作為能量采集器的應用
        1.3.1 基于諧波諧振器的摩擦納米發(fā)電機
        1.3.2 多方向振動能量采集
        1.3.3 提高能源轉換效率
        1.3.4 用于人類生物力學能量收集的紡織品
        1.3.5 聲能收集
        1.3.6 能源技術比較
    1.4 自驅動傳感器
        1.4.1 自供電振幅測量
        1.4.2 自供電的聲傳感
        1.4.3 自供電的生物監(jiān)測
    1.5 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
    參考文獻
第二章 摩擦納米發(fā)電機的制作以及測試技術
    2.1 引言
    2.2 摩擦納米發(fā)電機的制作
        2.2.1 所需化學試劑
        2.2.2 制備所需設備
        2.2.3 測試所需設備
第三章 基于可膨脹微球的自驅動超靈敏壓力傳感器
    3.1 引言
    3.2 基于可膨脹微球的自驅動超靈敏壓力傳感器結構設計和表征
        3.2.1 摩擦層材料的選擇
        3.2.2 器件加工制備
        3.2.3 不同比例膨脹微球的摩擦層表面形貌
    3.3 基于可膨脹微球的自驅動超靈敏壓力傳感器的數(shù)學分析與計算
        3.3.1 摩擦納米發(fā)電機作為壓力傳感器的原理
        3.3.2 壓力傳感器的開路電壓與外力的數(shù)學關系
    3.4 基于可膨脹微球的自驅動超靈敏壓力傳感器的性能
        3.4.1 不同比例膨脹微球的器件靈敏度
        3.4.2 最高靈敏度器件的輸出
        3.4.3 最高靈敏度器件的穩(wěn)定性
        3.4.4 最高靈敏度器件的響應速度與可重復性
    3.5 基于可膨脹微球的自驅動超靈敏壓力傳感器的應用實例
        3.5.1 貼附在人體胸前進行呼吸監(jiān)測
        3.5.2 貼附在人體手腕進行脈搏監(jiān)測
    3.6 本章小結
    參考文獻
第四章 以石墨烯為電極的超薄柔性透明自驅動曲率監(jiān)測傳感器
    4.1 引言
    4.2 自驅動曲率監(jiān)測傳感器的制備
        4.2.1 自驅動曲率監(jiān)測傳感器的電極以及襯底材料選擇
        4.2.2 石墨烯電極的制備
        4.2.3 自驅動曲率監(jiān)測傳感器的制備過程
        4.2.4 自驅動曲率監(jiān)測傳感器的透光性
    4.3 自驅動曲率監(jiān)測傳感器的工作原理
    4.4 自驅動曲率監(jiān)測傳感器對不同頻率的穩(wěn)定性
    4.5 自驅動曲率監(jiān)測傳感器對不同曲率的響應
    4.6 自驅動曲率監(jiān)測傳感器的應用實例
    4.7 本章小結
    參考文獻
第五章 總結與展望
    5.1 論文主要工作
    5.2 工作展望
致謝
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