《新型熱釋電納米發電機及自驅動感測研究》是依託電子科技大學,由張虎林擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型熱釋電納米發電機及自驅動感測研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張虎林
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
環境中存在著大量的溫度空間分布均勻卻隨時間變化的廢棄熱能。利用塞貝克效應通常無法收集這種能量，而熱釋電效應是必須的選擇，它是關於自發極化在某些各向異性的固體中隨溫度漲落的結果。如何利用熱釋電效應來高效地、方便地收集環境中的熱能是實現溫度沒有空間梯度的廢熱發電的關鍵。另外，目前所有的感測器都需要外界對其供電或者安裝蓄電池才能工作。傳統的依靠電網或者蓄電池來供電的方法將不能滿足或者不能適應感測器網路未來的工作要求和環境。本項目將基於熱釋電效應，採用將鐵電氧化物薄膜集成生長於金屬電極的方法，構建出一種新型的納米發電機，即單電極熱釋電納米發電機，並利用該納米發電機收集環境中廢棄的熱能以及用作不需要外界電源或者蓄電池而能夠工作的自驅動感測器。同時，結合實驗測試以及建立的物理模型，系統地分析單電極熱釋電納米發電機的發電原理和自驅動感測原理，揭示其中蘊藏的物理本質。
結題摘要
對環境熱能和機械能的收集，是實現能量綜合利用的有效方法，也是解決大規模無線感測器供電問題的關鍵途徑。本項目基於PVDF薄膜構建了熱釋電納米發電機，研究了熱釋電發電技術的原理，並在此基礎上，將熱釋電發電技術與其他物理效應耦合，發明了多種形式的複合納米發電機，深入研究了複合納米發電機的工作機制。最後，基於納米發電機設計了多種類型的有源感測器件並研究了自驅動感測機理。主要的研究結論包括：（1）通過研究基於PVDF薄膜的熱釋電納米發電機的結構設計、工作機制、性能輸出等，實現了基於熱釋電效應的環境熱能高效收集，揭示了其工作機理。（2）將熱釋電發電技術與其他技術耦合，構建了複合納米發電機，研究了複合納米發電機在多物理場條件下的功能轉換機制。（3）通過將不同形式的納米發電機套用於不同條件下的有源感測，實現了基於納米發電機的自驅動感測，揭示了自驅動感測機制。本項目以實驗為主要手段並結合理論仿真，研究了納米發電機在能量收集與自驅動感測的功能轉換機制，極大地拓展了基於納米發電機的套用範圍，對納米器件的發展具有較好的指導意義。
