新型纖維基彈性納米發電機

《新型纖維基彈性納米發電機》是依託蘭州大學,由秦勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:新型纖維基彈性納米發電機
  • 依託單位:蘭州大學
  • 項目負責人:秦勇
  • 項目類別:面上項目
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

納米器件的發展需要與之匹配的納米電源系統,自供能的納米器件具有重要的套用價值。本研究將以彈性纖維為基底,利用低溫化學法製備出氧化鋅納米線陣列與微米級纖維雜化的納米結構,並以這種結構為基礎開發出高性能的纖維基納米發電機。同時,研製可利用人體內血管中血液流動來產生電能的彈性纖維基納米發電機,從而為可摺疊、可植入體內、自供能納米器件的研製打下基礎。

結題摘要

我們圓滿了完成了項目任務書中的研究內容,實現了當初制定的研究目標。在該項目基金的資助下,三年來我們共發表學術論文15篇(詳見正文部分),其中SCI二區及以上期刊論文12篇,影響因子10以上的期刊論文5篇;獲國家發明專利2項(見正文);指導兩名講師成為副教授,出站一名博士後人員,畢業2名碩士研究生,正在培養6名博士研究生,6名碩士研究生。完成了以下研究內容:以彈性纖維為基底,製備了氧化鋅納米線陣列與微米級纖維雜化的複合結構,並以這種結構為基礎開發出了高性能的纖維基納米發電機。同時,研製出了可收集模擬人體血液流動的機械能並將其轉化為電能的彈性納米發電機,從而為可植入體內的自供能納米器件研製打下了基礎。此外,為了拓寬研究領域、更加深入地開展這一課題研究,我們完成了PZT等其它壓電材料的製備、發電機設計、製作及測試、發電機生物相容性測試、多種發電機驅動方式的探索等方面的研究,同時也開展了納米線紫外探測器等微納功能器件以及自驅動納米系統方面的研究工作。 (1)分別用液相法和氣相法在纖維基底上製備出了尺寸均勻、晶軸一致取向的氧化鋅納米線陣列。同時,利用機械轉移等方法製備了纖維上橫向排列氧化鋅納米線的結構。 (2)通過在種子層下增加附著層、種子層和納米線陣列之間用PDMS加固等方法成功地增強了納米線陣列和纖維之間的附著力。加固之後纖維-納米線雜化結構表現出很好的力學性能,用這種雜化結構制出的納米發電機可以長時間工作而不損壞。 (3)設計了纖維基納米發電機和二維纖維基彈性發電機,製作了“發電布”的原型。並且將二維“發電布”與纖維基紫外感測器相結合,演示了一個全纖維基的自供能納米系統。 (4)製備了PZT單晶納米線,進一步將其製作成了彈性納米發電機,並用模擬血液流動時產生的脈動來驅動這種納米發電機發電。 (5)用靜電紡絲方法製備了PZT納米纖維,用其製作了柔性可穿著的納米發電機,輸出電壓達到6 V,並用其驅動了LCD。 (6)製作了磁力驅動的非接觸式納米發電機,研究了納米發電機的多種驅動方式。 (7)用氧化鋅納米線在剛性和柔性基底上分別製作了高性能的紫外感測器,在保持高開關比的前提下提了高回響電流,為自供能納米系統提供功能器件模組。 (8)用集成的納米纖維陣列製備了高輸出納米發電機,輸出電壓達到209 V,可以直接點亮發光二極體(LED)。

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