压电式纳米发电机及其混合器件的研究进展

随着化石能源的过度使用和开采,随之而来的能源和环境问题也日益尖锐,而人们对能源的需求不减反增,因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富,因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在受到外界作用发生机械变形时,能实现机械能向电能的转化,因此,压电式纳米发电机作为一种潜在的可持续、绿色能源,近年来受到广泛关注。从压电材料的分类入手,结合其制备方法、结构和性能等,对近年来一些研究成果进行了概述,详细评价了不同制备方法、结构对压电式纳米发电机压电性能的影响,并对今后发展进行了展望。     

压电聚偏氟乙烯纳米纤维的应用进展

压电聚合物因柔性、加工容易和成本低等优点备受人们的关注,尤其是在生物医学、能源和电子信息等领域的数据储存器、纳米发电机、传感器和驱动器等器件的开发方面有十分广泛的应用。文中对聚偏氟乙烯的结晶结构、晶型调控以及应用方面进行综述,重点介绍聚偏氟乙烯压电聚合物纳米纤维材料的结构调控及在纳米器件等应用方面的最新研究进展。     

LiNbO3声表面波特性及其应用

LiNbO3因其优异的压电性能和声表面波特性被广泛应用于声表面波器件中.着重介绍LiNbO3的压电性能、声表面性能及其薄膜制备技术,对通过不同制备工艺生长出的LiNbO3薄膜的质量和声表面波性能进行了比较,并简要介绍了LiNbO3在声表面波领域应用的新进展.     

多自由度压电纳米定位平台控制技术研究现状

介绍了压电驱动的工作原理、压电材料的非线性特性以及压电定位平台的直接驱动方式，分别阐述了串联、并联和串并联三种驱动方案的多自由度压电定位平台的结构设计以及解耦优化方式。重点分析了多自由度纳米压电定位平台控制系统需要解决的压电驱动器的非线性特性、交叉耦合等问题，提出应根据多自由度压电定位平台不同的结构和运动形式选定合适的控制策略。最后总结了适用于多自由度压电定位平台的控制算法，有助于研究者了解压电纳米定位平台领域的最新进展，为压电纳米定位平台控制技术研究提供借鉴。     

PVDF/SBS柔性复合纤维薄膜压电-摩擦电纳米发电机

可将无规则机械能转换为电能的压电纳米发电机与摩擦纳米发电机能够为低功耗可穿戴电子设备提供独立、持续性供电，有利于促进柔性自供能电子器件多元化的发展。将二者进行集成，可综合二者电输出特性的优点，提高纳米发电机的性能。本文分别以聚偏二氟乙烯(PVDF)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)为正、负极摩擦材料，采用静电纺丝方法制备了PVDF/SBS复合纤维薄膜，并利用该复合纤维薄膜得到压电-摩擦电复合纳米发电机。研究结果表明：当PVDF掺入量为20wt%时，PVDF/SBS复合纤维薄膜的电学输出性能最佳，器件的开路电压与短路电流最大可达108 V与0.34μA，分别是纯SBS样品的5倍与6倍。将器件固定在手掌、鞋底处，收集拍手、行走、跑步等运动的能量，可产生不同幅度的输出电压，表明器件可有效收集人体运动的机械能；通过手掌拍打器件，可点亮64只商用蓝色LED灯珠；同时器件可检测瞬时压力变化，灵敏度最大可达3.685 V·N^-1。上述结果表明PVDF/SBS柔性复合纤维薄膜压电-摩擦电纳米发电机在传感监测和电子器件自供能领域具有良好的应用前景。     

MBi4Ti4O15基无铅压电材料的研究进展

铋层结构的铁电材料以其居里温度高、品质因数高、击穿强度及各向异性大为特征,但其较弱的压电性能限制了实际应用.MBi4Ti4O15基无铅压电材料是研究较为广泛的铋层结构压电材料.主要从离子掺杂及工艺改性对材料压电性能的影响出发,归纳和总结了CaBi4Ti4O15、SrBi4Ti4O15、BaBi4Ti4O15基3种无铅压电陶瓷近年来的研究成果.     

压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展

本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能,然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／聚合物复合材料的十种连通方式,综述了这类压电材料的制备工艺,较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作,展望了这类压电材料的应用前景和发展方向     

RAINBOW压电驱动器的制备及性能

ＲＡＩＮＢＯＷ压电驱动器是一种具有超大位移量和一定负载能力的新型压电驱动器。了在于铌锌锆钛酸铅压电陶瓷的ＲＡＩＮＢＯＷ器件,对其制备工艺进行了研究和探索,确定了合理的工艺参数和制备方法,成功地制备了拱形经 ＲＡＩＮＢＯＷ器件;研究了该器件的压电、位移、谐振以及铁电性能,根据实验认为制备得到手Ｒ ＡＩＮＢＯＷ器件,具有良好的位移性能,未极化的ＲＡＩＮＢＯＷ器件对于正负电场的响应（极化、位移） 存在不     

四元系PZT-PFW-PMN大功率压电陶瓷的电性能研究

用传统固相法制备了PbZrO3-PbTiO3-Pb(Fe2/3 W1/3)O3-Pb(Mni/3 Nb2/3)O3(简称PZT-PFWPMN)四元系压电陶瓷.研究了不同含量的Pb(Fe2/3W1/3)O3(简称PFW)对PZT-PFW-PMN陶瓷的相结构、密度、介电性能和压电性能的影响.另外,还研究了制备工艺对陶瓷电性能的影响.结果表明,随着PFW的加入以及烧结温度的提高,体系的介电和压电性能都有所改善.当加入3.0%(摩尔分数)Pb(Fe2/3W1/3)O3并在1200℃下烧结时,材料具有良好的综合电性能:d33=358pC/N,Kp=0.63,Qm=1655,tgδ=0.005,该组份是大功率压电陶瓷变压器用材料优良的备选体系.     

ZnO/PVDF压电复合材料的制备及性能

采用超声模板法制备了平行束状纳米ZnO晶须,将其与压电高聚物PVDF复合,用热压法制备六种含平行晶须状纳米ZnO不同质量分数与不同形态、尺寸的ZnO的ZnO/PVDF复合材料。经取向、极化后对其结构、形态及介电性和压电性能进行了系统测试。结果表明:尺寸与形态对压电复合材料的影响极大,球型、准球型、四针状纳米ZnO和非纳米ZnO与无定型PVDF复合,虽经同样条件极化处理,并无压电性能产生。与传统观念不同,即使主体为PVDF,但随着平行晶须状纳米ZnO含量的增加,电性能参数呈非线性增大,在ZnO含量仅为15%左右时就产生了复合材料介电常数ε和压电常数d33值的转折性突跃,与单一压电高聚物材料相比显著增加,且极化性能得到明显提高。