基于电火花系统的薄膜材料表面处理设备

作     者：刘振泰 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩炜

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：超级电容 电机驱动 PLC 单片机 恒流源 

摘      要：超级电容作为新一代的储能元件其应用越来越广泛,它比电容高,能量转换效率高,可以用来单独使用或与普通电池结合使用,能够提升普通电池的使用效率,突破其现有的局限性。超级电容多应用于大电流场合,因此其内阻往往不能忽视,而内阻中最主要的就是电极材料与集流体材料之间的接触内阻,超级电容的电极材料一般采用铝箔,并且由于铝箔表面会存在氧化层,从而会进一步加大接触电阻的影响;所以,通过对铝箔进行表面处理,减小集流体与电极之间的接触电阻,可以大大提升超级电容的性能。为了减小集流体与电极材料的接触电阻,一种常用的方法是用等离子体溅射或电弧溅射的方法,一般是利用电容放电产生电火花的瞬间高温对铝箔表面进行处理,电容的一端连接碳棒,另一端连接铝箔,用碳棒撞击铝箔在接触瞬间会出现电火花并产生高温,清理铝箔表面的氧化层,同时也会有碳颗粒镶嵌进铝箔表面,这样既能去除铝箔表面的氧化层,又能增加铝箔与电极材料的接触面积,可以明显减小其接触电阻。本文以此为基础,提出一种新的薄膜材料表面处理设备,该设备由骨架结构、打火工作台、振动系统及电火花装置组成,骨架结构为整个设备的骨架支持,用于安装放置其他结构以协调工作。打火工作台采用表面光滑的空心圆柱体,用来铺放铝箔,从而使电火花系装置在此出工作,对材料表面进行处理;振动系统包括碳棒的振动与转动部分,振动部分用于带动碳棒的振动,从而使其与所处理材料撞击产生电火花进行工作;转动部分用于带动与铝箔接触打火所用的碳棒转动,避免碳棒单面接触铝箔材料,影响碳棒使用寿命,并且避免碳棒与铝箔材料接触不充分,提高对材料的处理效果;电火花装置为本设备最重要的部分,这里采用恒流源的方式进行打火,与电容电感的方式相比,可以自由设置工作时的电压电流大小,从而保证既能够有效地处理材料表面,又不会损坏材料,恒流源可以用MOS管来实现,使MOS管工作在放大区即可使其为恒流状态,从而满足设备的要求,并且也可以通过改变对MOS管的输入电压来控制恒定电流的大小。