不足与展望
虽然**了微小的成果,但是其中还存在着许多的不足与待进一步研究之处。对于PEO与PDMS组成的发电机,由于PEO溶液的粘稠,旋涂的时候没有很好地得到薄膜厚度与转速之间的关系,使得制备相似厚度的PEO薄膜存在一定困难。对于形成有微结构表面的薄膜,没有利用微纳工艺制备具有较小尺寸的表面微结构,通过砂纸倒模的方法虽然简单并了TENG输出的效果,但是由于砂纸表面粗糙结构的尺寸较大且杂乱无章,对于有效接触面积的提高比较有限。另外,尚未利用到PEO的生物兼容,可降解等特,由于PEO的生物兼容,PEO完全可以构成植入式的TENG用于体内传感器或者驱动一些设备如起搏器等,同时可以构成完全可降解的TENG从而达到免回收,保护环境的作用。在能量收集电路方面,尚未实现根据TENG的输出信号控制MOS开关的闭合与断开,现阶段距离完全自供电的TENG系统还有一定距离。
针对问题,未来的研究方向如下:
1.改善PEO薄膜的制备方法,通过更换溶剂,调整溶液质量分数等方法改善PEO溶液过于影稠的特,使得能较好地控制旋涂参数与薄膜厚度的对应关系。
2.利用微纳工艺在PEO与PDMS材料表面制作尺寸较小的微结构从而进一步提高TENG的输出能。
3.通过将PEO与另外一个可降解的负材料,如明胶,还有可降解电如镁等构成高能的可降解TENG o
主要介绍了PEO/PDMS与PA6/PDMS发电机的材料质、结构以及制作流程,制备的薄膜材料表征与TENG输出能的表征方法。TENG的制备主要采用旋涂的方法,光滑的薄膜是直接旋涂得到,微结构表面的薄膜通过旋涂在砂纸上倒模得到。薄膜材料的表征主要从表面形貌、表面电势、材料官能团以及薄膜厚度四个方面进行,其中利用SEM表征薄膜的表面形貌,KPFM测量薄膜的表面电势,FTIR检测材料的官能团组成,台阶仪测试薄膜的厚度。TENG的输出能测试采用动态疲劳测试仪进行周期的接触分离操作,并用示波器与皮安电流表分别测试TENG的电压与电流。
对于不同运动条件下的输出,通过电压,电流峰值的比较会不准确,因为峰值与运动速度有关,而转移电荷量可以直观地显示TENG能。将转移电荷量除以TENG器件的面积得到转移电荷密度,该参数与器件的大小无关,从而能够比较单位面积的TENG输出能。
发电机的大输出功率是衡量能的重要因素。通过将TENG的输出电信号串联电阻,测量通过电阻的电流,根据.P=IzR得出不同负载下的TENG输出功率。当负载增加时,由于欧姆损耗,峰值电流会随之降低,负载上的峰值电压会升高。在该过程中,存在一个佳匹配阻抗使得TENG的瞬时输出功率达到大,通过比较该大瞬时输出功率比较不同TENG的能。
主要探究PEO作为正材料的TENG的输出能以及不同因素对PEO/PDMSTENG输出能的影响关系。先介绍了TENG的输出能参数特征,接着测试了包括不同厚度的PEO薄膜,两基板之间的接触压力,分离距离,接触频率等条件对TENG器件能的影响并进行定量分析,得出了不同条件与TENG输出之间的关系。同时展现了PEO/PDMS TENG输出的稳定,光滑表面的TENG在20000次的接触分离后能只有很小的降低。通过用砂纸倒模制作表有微结构的PEO与PDMS薄膜进一步提升了TENG的输出能,展现出PEO构成的TENG能的提升空间
TENG输出’胜能的主要指标包含TENG的输出开路电压,短路电流,电荷密度以及暑大输出功率。通过描述的测试方法,在一个工作周期内,TENG典型的输出电压与电流。当动态疲劳测试仪运动使两基板相互靠近时,电子从正材料PEO一侧电流向负材料一侧电,电流方向则相反,从PDMS背面电经外电路流向PEO电。因为示波器与皮安表的正与PEO电相连,负与PDMS电相连,所以相互靠近时,输出电信号为负。相应地,当两种材料相互分离时,电流从PEO电流向PDMS电,输出电信号为正,方向相反。
“不来油”或“来油不足”位
出现“不来油”或“来油不足”现象时,一般应检查以下部位:油箱开关是否关闭和油箱存油是否不足;拆下汽油泵进油管接头,向油箱方向打气,检查油管是否堵塞;拆下化油器进油管接头,检查汽油泵供油是否充足;检查化油器进油管接头滤网是否过脏或主量孔是否堵塞等,并逐一排除。当点火电路高压跳火正常时,发动机不能启动,应检查燃料系统的状况。燃料系统的故障主要表现为:油箱没有汽油、油路堵塞和汽油泵损坏等故障。先检查汽油滤清器(指透明的一次性滤芯),看看有没有汽油通过,如果没有汽油通过,应检查油箱里有没有汽油。如果没有油,加上汽油就可以正常用车了;若有汽油,应检查汽油滤清器是否堵塞、汽油泵的工作情况。若滤清器很脏,可拔下出油口一端的油管,使启动机转动,看滤清器出油情况。若出油情况良好,应检查化油器进油接通的滤网是否堵塞;若出油不好,可拔下滤清器进油一端的油管查看出油情况。出油良好说明滤清器堵塞,需要更换;出油不好,说明汽油泵有故障或从汽油泵到油箱一段有堵塞的故障。
对于输出电压,由于示波器探头的内阻为100MS2,,并不是完全的开路,所以依然有电
子流经示波器,输出电压信号形状与电流相似。但是由于电阻对电子转移的阻碍作用,电子完成转移的时间明显增长,表现为输出电信号波峰变宽,电压的波峰宽度明显大于短路电流的波峰宽度。
相同的运动条件下,当发电机产生的电荷越多,输出能越好,理论上在输出波形上表现为输出电压,电流信号的峰值越大。所以通过对比输出电压与电流的峰值小可以得到TENG的输出能高低。通过将短路电流除以TENG器件的面积,可以得到短路电流密度。并且如果将一个运动周期内的短路电流进行积分,可以得到一个周期的转移电荷量,从而可以直接比较产生的电荷量大小。
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