检索结果-南通市图书馆

作者：刘紫薇华中科技大学

学位级别：硕士

铁磁流体是由超细纳米级四氧化三铁粉末、基载液及对应分散剂组成的具有超顺磁性质的胶体物质。由于铁磁流体的超顺磁特性,当其经过外磁场时,能够改变磁场中的磁场强度及其分布,从而在线圈中产生感应电流,实现机械能到电能的转化。然而... 详细信息

铁磁流体是由超细纳米级四氧化三铁粉末、基载液及对应分散剂组成的具有超顺磁性质的胶体物质。由于铁磁流体的超顺磁特性,当其经过外磁场时,能够改变磁场中的磁场强度及其分布,从而在线圈中产生感应电流,实现机械能到电能的转化。然而,当在普通有机固体表面滑动时,磁流体容易黏附在固体表面,降低其力-电能量转换能力。因此,为解决铁磁流体在固体表面的黏附问题,可对材料表面进行改性处理,制备出基于低黏附/超浸润界面的铁磁流体力-电转换器件。本文主要的研究工作内容如下:(1)基于超滑表面的铁磁流体力-电转换器件用于人体运动的感知监控。将聚二甲基硅氧烷预聚物/疏水二氧化硅纳米颗粒复合物经二甲基硅油浸泡,形成表面覆盖一层油膜的超滑表面,将其用于构筑磁流体力-电转换器件,极大降低了铁磁流体在超滑表面的粘滞效应。相比于普通粘滞表面,在相同条件下,基于超滑表面的磁流体液滴力-电转换器件输出电流峰值从0.25μA提高到了1.5μA,提高了约500%。将基于超滑表面的磁流体力-电转换器件捆绑在人体手臂上,器件内部的铁磁流体液滴随着人体手臂运动将在磁块与线圈上方做往复运动,从而在线圈中产生感应电流,进而监控人体运动。(2)基于液态弹珠的铁磁流体力-电转换器件用于人体手势识别。将铁磁流体液滴表面包裹一层疏水纳米粉末,形成能在固体表面低黏附自由滚动的铁磁流体液态弹珠。利用这种铁磁流体液态弹珠制备的力-电能量转换传感器件具有响应迅速、信号转换灵敏的特点。将铁磁流体液态弹珠力-电能量转换传感器绑缚在人体手指上,能够将手指运动产生的机械信号转化为电信号输出,从而通过输出电信号监控手指的运动状态,进而识别并翻译手部手势。实现对简单手语的信号转化,可作为实现手语实时翻译的基础传感器件,具有制备过程简单、响应迅速、输出信号特征明显的优点。

关键词：超滑表面磁流体力电转换液态弹珠传感器

基于相界工程优化微米级无铅钛酸钡压电陶瓷的压电催化性能

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基于相界工程优化微米级无铅钛酸钡压电陶瓷的压电催化性能

作者：张宇齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着现代化工业体系的快速发展,包括制药业、纺织业、化工厂在内的各种企业不可避免的制造了大量污水,其中纺织加工行业排放含有显色集团和有机污染物的废水处理需求更为明显,对生态环境带来了重大的负面影响的同时也影响了人们的身体... 详细信息

随着现代化工业体系的快速发展,包括制药业、纺织业、化工厂在内的各种企业不可避免的制造了大量污水,其中纺织加工行业排放含有显色集团和有机污染物的废水处理需求更为明显,对生态环境带来了重大的负面影响的同时也影响了人们的身体健康。人们发现作为铁电陶瓷高级氧化技术之一的压电催化技术因为有着完全降解和无副作用的催化降解能力,拥有巨大的发展潜力。其中铁电陶瓷中的碳酸钡基压电陶瓷拥有制备简单、生产成本低和优异的压电性能而受到广泛关注,对不同离子掺杂更为敏感,在多相共存、压电性、铁电性拥有着广阔的发展占空间。但压电陶瓷的催化降解能力与各方面性能的内在联系尚不明确,仍然需要进一步研究探索。本文中为研究探索压电陶瓷的催化降解能力与各方面性能之间的内部联系为目的,研究了Ba TiSnO（BTS）的制备工艺、宏观电学响应和催化性能以及催化性能与宏观电学响应的内在联系。为制备合格的BTS（x=0-12）压电陶瓷材料,对传统固相烧结法得到的BTS陶瓷样品宏观电学响应进行了探索,最终获得了宏观电学响应符合压电催化要求的压电陶瓷。对制造的BTS样品进行了XRD、SEM、压电性、铁电性、介电性能的检测,分别对了BTS样品的钙钛矿结构、相共存状态、微观结构形貌、压电系数、铁电性能和组分影响的相变进行了分析,并绘制了相应的相图。对制备的BTS样品进行了催化降解实验以及催化降解机理的探索,通过对降解速率的拟合得出反应速率常数K,进行了BTS样品催化实验的多次循环测试已验证循环利用性。对BTS样品测试了SEM,通过对粒径的筛选消除了粒径大小差异对催化降解实验效率的影响。将催化效率与压电性、铁电性、介电常数、相共存、电致应变等数据与催化效率比较,研究了BTS样品各方面性能对压电催化之间的联系。对BTS样品进行了包括阻抗、瞬态压电流响应、紫外漫反射光和电化学在内的数据测试,通过绘制的图像揭示了相共存、压电性和催化性能的内在联系。对BTS样品进行了变温催化实验。为进一步探索压电催化性能与那些因素相关,对BTS样品进行了温度间隔为5°变温催化实验,观察了各个温度区对于BTS陶瓷样品的催化效率影响。同时,测试了变温铁电性能、电致应变和介电常数与各个温度区间变温催化性能进行了对比,进一步探索和验证了压电催化的影响因素。

关键词：压电陶瓷压电催化多相共存力电转换

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不同作用点下压电测力仪灵敏度规律及其预测

光学精密工程 2023年第18期31卷 2656-2663页

作者：张军甄田甜蔡佳乐李孟曈刘禹廷大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116000

为了测量作用位置可变的大量程矢量力,设计了多点支撑式压电测力仪。对不同作用点下测力仪的灵敏度差异性进行分析和预测,以实现精准测量变作用位置的大量程矢量力的目标。对造成测力仪不同测试位置的灵敏度差异的影响因素进行分析,得... 详细信息

为了测量作用位置可变的大量程矢量力,设计了多点支撑式压电测力仪。对不同作用点下测力仪的灵敏度差异性进行分析和预测,以实现精准测量变作用位置的大量程矢量力的目标。对造成测力仪不同测试位置的灵敏度差异的影响因素进行分析,得到测力仪工作面域内不同作用点下的灵敏度与测力单元力电转换系数之间的关系。进行三向变加载点标定实验,获得不同作用点下测力仪的灵敏度实验值。建立LS-SVM预测模型,利用变加载点实验结果对模型进行训练。验证实验表明,该模型预测的不同作用点下的测力仪灵敏度值与真实值的偏差小于3%。采用LS-SVM模型对不同作用点下的多点支撑式压电测力仪灵敏度进行预测具有快速、可靠和高精度的特点,该方法用于定量分析复杂关系量是有效的。

关键词：压电测力仪灵敏度力电转换 LS-SVM模型

偏氟乙烯基聚合物柔性物理换能器用于人体运动监测

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偏氟乙烯基聚合物柔性物理换能器用于人体运动监测

作者：唐鑫南京大学

学位级别：硕士

偏氟乙烯(VDF)基铁电聚合物是一类具有代表性的电活性高分子,它的优异的性能与其自身偶极的变化有关。增强偶极的变化能够提升偏氟乙烯基铁电聚合物多方面的性能。与其他铁电材料类似,在多场耦合下,偏氟乙烯基高分子具有多功能性。如何... 详细信息

偏氟乙烯(VDF)基铁电聚合物是一类具有代表性的电活性高分子,它的优异的性能与其自身偶极的变化有关。增强偶极的变化能够提升偏氟乙烯基铁电聚合物多方面的性能。与其他铁电材料类似,在多场耦合下,偏氟乙烯基高分子具有多功能性。如何通过结构或者材料等方面的调控设计,从而获得在某一功能的优化,是目前研究的热点之一。本论文以VDF基多功能铁电聚合物为研究对象,以优化其力电转换性能为目标,针对其不同的特点,采取不同的方法和手段进行了优化处理,并对调控后的铁电聚合物材料或复合材料的功能应用进行了研究。主要研究内容如下。1、我们利用有限元分析方法确定了相较于金字塔结构,棱台结构在受到外界应力刺激时,内部应力分布更集中,应变的分布强度更强。在棱台结构中,应力向内部空间扩散时,空间大小足够但是又受到结构中棱与面的限制作用,在棱台中部区域集中。应变传递的区域进一步的扩大,强度增强,应变梯度上升。依据力学分析的结果,我们利用硅片晶相的各向异性,以湿法刻蚀方法设计制作了倒棱台与倒金字塔两种不同结构的硅模板。我们还利用模板转移的方法,制备出倒金字塔的软模板。最后,我们以简便有效的纳米压印以及浇铸法制备出规整、表面光滑的偏氟乙烯与三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)金字塔与棱台点阵阵列结构。2、铁电聚合物P(VDF-TrFE)的力电转换在人体生理运动行为监测识别的应用。我们利用棱台结构制备出P(VDF-TrFE)薄膜,基于挠曲电效应与应力集中效应增强力电转换性能。制备出自驱动的铁电换能器件。并对人体手部、肘部、颈部、面部等多个不同部位的多样化的运动进行了识别区分,诸如不同的运动幅度、不同的运动频率等。此外,针对不同人在做同一动作时的身体行为实现区分与识别。在力电转换过程中,铁电聚合物换能器件的电压输出最高可以达到4 V,可提供驱动小型电子设备的能量。3、我们将石墨烯和二硫化钼等平面二维材料与铁电聚合物复合提升机电换能器的性能与功能。其中,石墨烯与P(VDF-TrFE)复合材料能够将单纯的具有棱台结构的铁电聚合物的响应性能提升至原先的1-2倍。具有发光效应的二硫化钼与铁电聚合物的复合实现了铁电压电换能器与发光等多功能集成。

关键词：偏氟乙烯铁电挠曲电性力电转换微纳米加工复合材料人体运动监测传感器

钙钛矿氧化物在外力作用下降解有机污染物的作用机制研究

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钙钛矿氧化物在外力作用下降解有机污染物的作用机制研究

作者：王亮齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着医疗、生产、生活产生的有机污染物流入到水中,对生态环境以及人类健康带来了巨大威胁,所以环境污染是亟待解决的问题。在目前环境治理与节约能源的政策下,利用催化剂来吸收环境中的机械能,并将其用于水污染的治理是一种有效的策略... 详细信息

随着医疗、生产、生活产生的有机污染物流入到水中,对生态环境以及人类健康带来了巨大威胁,所以环境污染是亟待解决的问题。在目前环境治理与节约能源的政策下,利用催化剂来吸收环境中的机械能,并将其用于水污染的治理是一种有效的策略。铁电材料因其压电性、铁电性以及在超声、摩擦催化中的优异表现,而被研究人员关注并研究。然而,目前催化剂的催化性能并不能应用于实际的水污染处理中,所以如何选择与设计合适的铁电材料用于实际的水污染降解,仍旧是值得研究的问题。在本文中,为提高催化剂的催化效率,推动铁电材料在实际水污染中的应用。以NBT-ST与BCZT为研究对象,探究了压电性、烧结温度、制备方式以及催化方式对催化剂催化性能的影响。具体工作如下:(1)为研究压电性对催化性能的影响。利用固相法制备了BiNaTi O-Sr Ti O(NBT-xST,x=0.20-0.30)陶瓷材料。首先,利用XRD、SEM、介电数据以及铁电数据对材料的形貌、相结构、压电性能以及相状态(铁电/弛豫)进行明确,并绘制出材料的相图。然后,对其进行超声催化实验,通过其对Rh B的降解率来评判其超声催化性能。探究了极化前后对材料催化性能的影响,并且将材料的压电/铁电性能与催化性能相结合,研究压电性能与催化性能之间的关系。最后通过活性物质检测实验以及电化学测试对材料的超声催化机理进行研究。(2)在铁电相中,为探究组份变化、烧结温度对材料催化性能的影响。利用固相法制备了Ba CaZrTi O-x(x=0.02-0.10)催化剂,并对其超声催化与摩擦催化性能进行了研究。首先,为明确材料所处的相结构,对其晶体结构、介电性能进行检测。然后,为探究烧结温度对BCZT超声催化性能的影响,制备了不同烧结温度下的样品。通过超声催化实验结果评估材料的催化性能。另外,还探究了不同染料、不同催化剂含量、不同超声波强度以及催化环境等因素对其超声催化性能的影响。利用活性物质检测实验以及电化学测试解释材料的催化机理。最后,为探究固相-BCZT在低能量密度下的催化性能,对其进行了摩擦催化降解实验。(3)探究了制备方式与催化方式对材料性能的影响。利用水热法合成了BCZT-x(x=0.02-0.10)催化剂,并对其超声催化与摩擦催化性能进行了检测。通过与固相-BCZT在超声催化中相比较,研究了不同制备方法对催化剂催化性能的影响。利用水热-BCZT进行了超声和摩擦催化,以探究不同催化方法对材料催化性能的影响。在水热-BCZT的超声实验中,也研究了染料种类、催化环境、催化剂用量以及超声波强度对催化剂性能的影响,并明确了超声催化中的活性物质。在摩擦催化中,探究了其催化过程的活性物质,通过材料的电化学性能与催化性能,对其摩擦催化机理进行阐述。最后将超声与摩擦催化性能进行比较,以研究制备方式以及催化方式对能量利用率的影响。

关键词：超声催化摩擦催化铁电材料准同型相界力电转换

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力电效应

传感器技术 1990年第5期9卷 59-60页

物体受力后,其电参数将要发生变化。这种变化因物体(材料)性质和种类不同而不同。这些力转换成电的种种物理现象,称为力电效应。力电效应是将机械能转换为电能的物理效应。

关键词：力电效应力电转换力传感器

基于薄片式弯曲型压电换能器的路面振动能量收集装置研究

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基于薄片式弯曲型压电换能器的路面振动能量收集装置研究

作者：吴彬江西理工大学

学位级别：硕士

路面压电发电技术是一种先进的能量转换技术,通过把压电能量收集装置埋设在路面结构中,将由交通荷载产生的部分机械能转换为电能。压电发电技术是一种将压电元件依附于某种结构来实现能量收集转换的技术。本文针对路面结构特点和交通荷... 详细信息

路面压电发电技术是一种先进的能量转换技术,通过把压电能量收集装置埋设在路面结构中,将由交通荷载产生的部分机械能转换为电能。压电发电技术是一种将压电元件依附于某种结构来实现能量收集转换的技术。本文针对路面结构特点和交通荷载特点,设计了用于收集路面振动能量的压电能量收集装置,主要研究内容有:（1）薄片式压电元件良好的力电转换特性,但由于结构承载力不足,不能直接应用于路面结构中。根据压电换能器结构不同的能量转换方式,采用薄片式压电元件设计和制备了冲击型和弯曲型两种换能器。分析了两种结构的工作原理,并通过建立对比试验,测试了两种换能器的发电性能,分析加载条件的变化对换能器电能输出的影响规律。测试结果表明弯曲型换能器在有限位移下,低频率加载时的发电性能和工作稳定性强于冲击型换能器。（2）将弯曲型压电换能器制作成路用压电能量收集装置。压电能量收集装置由27片两端固定的压电薄片并联组成,外部封装采用上,中,下组合的箱型结构。依据典型沥青路面结构,将换能器埋设在由夯实的沥青胶砂为底的试件中,制备模拟沥青发电路面试件。（3）分别在室内和室外现场进行了对压电能量收集装置的输出性能测试。室内加载测试结果显示,开路电压随激振频率增大而增大;随着位移增大,输出功率也相应增大。当激振频率为10 Hz,位移为2 mm,在3 kΩ的负载阻值下得到最大输出电压值为30.17V,峰值输出电流为10.01 m A,最大输出功率为303.4 m W。将路用压电能量收集装置埋设在实际的沥青路面内进行性能测试。开路电压值随车速增大而增大,实际路面测试中开路电压值比室内测试值高。当车速为60km/h时,最大开路电压值达到91.0 V。输出功率随外接电阻值的增大而先增大,在最佳负载电阻下达到最大输出功率,之后输出功率下降。试验结果得出,车速对开路电压的影响甚微。轴载增大对开路电压值和输出功率值有所提高。外接负载达到2000Ω时,轴载为22.7 k N时装置的最大输出功率为328.7 m W,峰值输出电压为26.44 V,峰值电流为12.4 m A。对比了国内外现有的部分压电发电装置的最大输出功率,本文设计的压电能量收集装置最大输出功率远高于其他。总而言之,这种新型压电换能器为绿色能源在路面工程的应用提供了一个很好的前景。

关键词：压电发电力电转换薄片式压电元件压电换能器封装结构

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HEMT嵌入式微加速度计的优化设计与测试

HEMT嵌入式微加速度计的优化设计与测试

作者：谭振新中北大学

学位级别：硕士

基于新原理、新效应、新结构的微纳器件与系统的设计与开发已成为当前微纳机电系统(M/NEMS)技术领域的研究热点。高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种利用表面浅结工艺技术制造的微/纳跨尺度M/NEMS器件,具有多个工作参数和工作区域,通过优... 详细信息

基于新原理、新效应、新结构的微纳器件与系统的设计与开发已成为当前微纳机电系统(M/NEMS)技术领域的研究热点。高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种利用表面浅结工艺技术制造的微/纳跨尺度M/NEMS器件,具有多个工作参数和工作区域,通过优化选择不同的工作区域和参数,可以实现不同域或场中的高灵敏传感与探测。本论文基于力电转换效应,提出了一种HEMT嵌入式的微纳传感结构,对HEMT嵌入式微加速度计结构的优化设计、加工和测试等方面进行了研究。首先修改了敏感单元HEMT的结构版图,优化了微加速度计结构,利用表面微电子加工工艺和MEMS体加工工艺相结合的方法,成功制备出GaAs基HEMT嵌入式微加速度计结构。研究了敏感单元HEMT的基本输出特性、栅槽刻蚀深度对器件电学参数的影响以及漏极电流温漂系数的偏压调制效应。研究结果表明单栅HEMT的性能较好;栅槽刻蚀深度对HEMT的饱和电流和阈值电压存在一定的影响;漏极电流的温漂系数受栅极电压和漏极电压的影响。同时,从静态特性和动态特性两方面研究了微加速度计的力电检测效应,给出了微加速度计的量程、灵敏度、频响特性以及压阻系数和灵敏度的偏压调制效应。研究结果表明该批加速度计的量程比前一批大,灵敏度与前一批相近;当频率小于500Hz时,加速度计的频响特性较为理想;微加速度计的压阻系数和灵敏度的大小强烈的依赖于所选择的栅极电压和漏极电压。该HEMT嵌入式微加速度计为微重力、微位移、压强等参数的测试提供了一种新的方法,为高灵敏度微传感结构的设计制造奠定了一定的基础。

关键词： HEMT 微加速度计力电转换偏压调制效应

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两种由薄片式压电元件构成的换能器对比测试

江西冶金 2021年第6期41卷 74-82页

作者：吴建奇吴彬王军刘志明江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 温州大学建筑工程学院浙江温州325035

为简化压电换能器制作工艺和减小结构尺寸,利用薄片式压电元件良好的力电转换特性,根据压电换能器结构不同的能量转换方式,设计并制备了冲击型和弯曲型两种换能器。通过建立对比试验,分析了两种结构的工作原理以及换能器的发电性能,并... 详细信息

为简化压电换能器制作工艺和减小结构尺寸,利用薄片式压电元件良好的力电转换特性,根据压电换能器结构不同的能量转换方式,设计并制备了冲击型和弯曲型两种换能器。通过建立对比试验,分析了两种结构的工作原理以及换能器的发电性能,并研究了加载条件的变化对换能器输出性能的影响规律。测试结果表明:弯曲型换能器在有限位移下,低频率加载时的发电性能和工作稳定性强于冲击型换能器。最后,根据对比结果提出了一种弯曲型换能器的有效封装结构。

关键词：压电发电力电转换薄片式压电元件压电换能器封装结构