基于介电弹性体的风力发电机理及性能分析

设计并研究分析了一种基于介电弹性体发电机的新型风力发电装置,它可以从风能收集装置叶片中嵌入的介电弹性体膜中获取能量。介绍了该系统的能量采集过程,从理论上建立了风致旋转下该系统的电力学模型,然后推导了该系统在旋转运动下的输出电压和电能增量。通过测量所提出系统的输出电压和电能增量,实验验证了理论分析的可操作性。在此基础上,通过Design Expert中的响应面法分析了该系统在模拟环境下的电能增量,研究了激励参数、外内半径比、输入电压参数对能量采集的影响。结果表明,在较大的激励参数和输入电压下,系统表现出较好的能量收集性能,同时增大外内半径比也可提高系统的能量收集性能。在给定激励参数60 mm、输入电压1 000 V和外内半径比为2时,实验结果表明,单个周期内的发电量可达26.61 mJ。研究结果可为介电弹性体的能量收集和发电机设计提供参考。     

一种基于介电弹性体阵列的能量转换装置

设计了一种基于介电弹性体阵列的风力能量转化装置,装置包括风车、曲轴、介电弹性体薄膜、外壳、轴承、夹具、电刷、高压发生器、电缆等。其中,风车的转轴与曲柄连杆的主轴颈连接,连杆轴颈上安装轴承,轴承外侧180°对向设置固定介电弹性体的夹具;介电弹性体另一侧同样使用夹具固定在外壳内表面,设置多段连杆轴颈,始终处于相同拉伸状态的介电弹性体发电单元并联组成一组发电阵列,提高单次发电量。本装置基于单个介电弹性体组成介电弹性体阵列,在1个周期内依次进行电能的转化。实验结果表明,在材料应变量达230%,充电电压为925 V时,单个周期内的发电量可达到17.06 mJ,为介电弹性体阵列大规模发电的应用提供参考。     

基于新型介电弹性体平行板电容器的研究

为了研究具有传感功能的可变电容器,采用新型介电弹性体材料制成平行板电容器.研究了该电容器充放电前后的外形变化及影响电容大小的因素.结果表明:在高压充放电前后,电容器的极板面积和两电极板间距离都发生了明显的变化;电容随着外加电压的增大而增大;在外加电压为6 000 V的条件下,电容随着材料预拉伸的增大出现一极大值,随后又减小,即在变化过程中存在拐点;另外,电容器的电极材料用石墨粉时要比用导电胶时电容大.     

介电弹性体驱动器柔性电极技术发展动态

对介电弹性体柔性电极相关研究进行了总结和分析。柔性电极是介电弹性体发电或驱动材料的重要组成部分,其性能直接影响介电弹性体发电机的发电效率以及驱动器的驱动性能。目前,对柔性电极的研究处于起步阶段。本文基于介电弹性体材料的不同用途,分析了碳基电极、碳纳米管电极等几种典型的柔性电极材料的性能、制备工艺及方法。并针对其应用条件的不同,分析了电极材料的应用领域。经过研究分析发现,柔性电极材料需要具备柔性大、导电性高这两点特性,但是目前柔性电极在柔性与导电性上不能兼具,存在贴合度不足、导电性差等问题,需要对柔性电极的材料以及制备工艺进行更加深入的研究。     

单轴应力下热氧化SiO_2的介电电致伸缩系数研究

微机电系统和集成电路中常用的热氧化SiO2是各向同性材料,研究了其在单轴应力场中介电常数的变化规律。依据介质在自由和束缚两种边界条件下受到单轴应力作用产生的应变不同,从电动力学基本关系出发推导了各向同性电介质两种边界下的介电电致伸缩系数计算公式,表明介电电致伸缩系数是与电介质的初始介电常数、杨氏模量和泊松比有关的常数。计算得到热氧化SiO2薄膜在自由和束缚条件下的介电电致伸缩系数M12分别为-0.143×10-21和-0.269×10-21 m2/V2。搭建了基于三维微动台的微位移加载系统,测量了在单轴应力下微悬臂梁SiO2薄膜电容的变化,测量得到热氧化SiO2薄膜的M12为(-0.19±0.01)×10-21 m2/V2,表明实际SiO2薄膜介质层的边界条件处于自由和束缚之间。     

介电多层膜与人工介电超晶格的研究

近年来，铁电薄膜制备技术的迅速发展使得人工介电超晶格的生长成为现实。简要介绍了有关介电多层膜和人工介电超晶格的制备、结构和性能的研究状况，讨论了进一步研究需解决的问题。     

SnO2对锂铌钛系微波介电陶瓷性能的影响

用SnO2作为掺杂剂对LiNb0.6Ti0.5–xSnxO3陶瓷进行改性,研究了SnO2添加量对LiNb0.6Ti0.5O3锂铌钛体系陶瓷的烧结性能,显微结构和微波介电性能的影响。结果表明:随着SnO2添加量的增加,陶瓷体密度和介电常数基本保持不变;而Q·f值随SnO2的加入有所提高,而后随SnO2含量继续增加而快速下降;在1100℃的烧结温度下,当x为0.01时,获得微波介电性能优良的微波陶瓷,其εr为67.8,τf为+4×10–6/℃,Q·f为6780GHz。     

PZT铁电薄膜介电性能测试研究

运用数字锁相技术研究了Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)铁电薄膜的介电性能测试技术,随着薄膜微图形化尺寸的缩小,电路寄生参数的影响将逐渐变大并成为主导因素,从而严重影响薄膜介电性能测试的准确性.通过补偿方法,消除了电路寄生参数的影响,准确测量了薄膜的介电常数.通过对溶胶-凝胶制备的PZT薄膜样品的介电性能测试表明,上述补偿法可满足PZT铁电薄膜制备技术及微机电系统中器件设计对PZT微图形性能测试的要求.     

外加电压频率对液晶介电各向异性的影响

液晶材料的介电各向异性通常与频率有关。为进一步研究频率对液晶材料介电常数的影响,首先,使用紫外可见分光光度计(METASH UV-9000S)和表面轮廓仪(Contor GK-T)分别测量液晶盒厚度以及聚酰亚胺(PI)取向层厚度,通过精密热台(LTS 350)控制实验温度20℃,使用精密LCR表(Agilent E4980A)测定4种不同液晶材料在100～2 000Hz的频率内的平行和垂直排列向列相液晶盒电容;然后,利用液晶盒电容模型计算出不同频率下液晶的平行和垂直介电常数,并绘制频率-介电各向异性曲线;最后,分析频率对液晶介各向异性的影响。实验结果表明:温度一定,正性液晶的介电各向异性随频率的升高而减小,然后逐渐趋于平缓,负性液晶的介电各向异性随频率变化基本保持不变。此项研究对进一步分析液晶材料的介电特性具有一定的指导意义。     

SrTiO3-Nd2O3系陶瓷的介电频谱研究

研究SrTiO3-Nd2O3系陶瓷的介电频谱特性。由介电频谱确定了此种陶瓷的介电弛豫频率和介电弛豫时间，并对介电频谱进行了理论分析和讨论。     

铝合金疲劳裂纹分布式光纤监测与扩展预测方法

介电弹性体是一种新型功能材料,其能量收集作用主要应用在低频、大变形的能量源场合,与海洋能发电十分契合。该文描述了介电弹性体发电的基本原理及其材料特性和发电装置电极材料的研究进展。针对目前介电弹性体海洋能发电装置成本高,种类少,能量转换效率低等问题,该文总结了国内外不同类型的基于介电弹性体的海洋能发电装置及研究方案,对不同类型的发电机特点及适用场合进行了分析。结果表明,浮标式和管状水动力式发电机应用前景广。最后阐述了当前介电弹性体在海洋能应用上亟待解决的问题,并对进一步解决上述问题提出了建议。     

延续摩尔定律的新材料——应变Si

介绍了应变Si材料的需求背景和必要性.阐述了在MOS器件中使用衬底致双轴应变后器件性能的改善,在总结了与工艺致单轴应变相比衬底致双轴应变的不足以及工艺致单轴应变的优势之后,讲述了基于SiGe源漏和基于双应力线的两种工艺致单轴应变技术及其对MOS器件性能的提高.简单介绍了国际上近年来对应变Si材料与器件的研究发展状况和应变Si技术达到的各种水平,以及国内对应变Si的研究状况,并对应变Si技术的使用优势和应用前景做了简单分析.     

单轴附加应变对体硅及应变硅p-MOSFETs空穴迁移率的影响

Hole mobility changes under uniaxial and combinational stress in different directions are characterized and analyzed by applying additive mechanical uniaxial stress to bulk Si and SiGe-virtual-substrate-induced strained- Si（s-Si）p-MOSFETs（metal-oxide-semiconductor field-effect transistors）along 110 and 100 channel directions. In bulk Si,a mobility enhancement peak is found under uniaxial compressive strain in the low vertical field.The combination of 100 direction uniaxial tensile strain and substrate-induced biaxial tensile strain provides a higher mobility relative to the 110 direction,opposite to the situation in bulk Si.But the combinational strain experiences a gain loss at high field,which means that uniaxial compressive strain may still be a better choice.The mobility enhancement of SiGe-induced strained p-MOSFETs along the 110 direction under additive uniaxial tension is explained by the competition between biaxial and shear stress.