摩擦纳米发电机设计

目录“21世纪先进制造技术丛书”序前言第1章摩擦起电原理与应用11.1摩擦起电的研究发展历程11.1.1摩擦起电的研究历史11.1.2摩擦起电电荷转移机制21.2摩擦纳米发电机基本理论21.2.1摩擦纳米发电机理论起源31.2.2摩擦纳米发电机结构及原理31.2.3摩擦纳米发电机理论模型61.3摩擦纳米发电机性能调控141.4摩擦纳米发电机应用17参考文献19第2章金属-聚合物接触起电机理与材料性能调控212.1**性原理计算方法212.1.1**性原理计算理论基础212.1.2**性原理计算步骤242.2接触起电电荷转移模型252.2.1功函数252.2.2有效功函数262.2.3表面态模型262.2.4局域本征态模型272.3Al-PTFE**性原理计算272.3.1Al-PTFE界面模型构建282.3.2接触状态与转移电荷量的关系302.3.3界面势垒与转移电荷量的关系322.3.4电子受体与电荷转移方向352.3.5电荷转移驱动力382.3.6接触起电过程描述402.4Al-PET和Al-Kapton接触起电机理研究412.4.1Al-PET和Al-Kapton接触起电的**性原理研究412.4.2Al-PET单体和Al-Kapton单体接触起电的**性原理研究462.5Cu-PVDF**性原理计算532.5.1Cu-PVDF界面模型构建542.5.2半结晶PVDF薄膜制备工艺552.5.3极性相/非极性相对电荷转移的影响572.5.4结晶度对电荷转移的影响632.5.5压电与摩擦起电耦合作用对电荷转移的影响662.6聚酰亚胺材料改性及摩擦起电性能研究712.6.1双键分子基团改性的聚酰亚胺材料制备及表征712.6.2双键改性材料接触起电性能研究752.6.3双键改性材料摩擦起电及摩擦学性能研究802.7透明摩擦纳米发电机812.7.1透明聚酰亚胺材料制备及表征812.7.2聚酰亚胺薄膜透光率及黏附特性测试832.7.3透明摩擦纳米发电机电学输出性能测试862.7.4透明摩擦纳米发电机的应用892.8本章小结91参考文献92第3章界面黏附接触起电模型与表面织构设计943.1界面黏附接触力学基础943.1.1光滑表面黏附接触理论943.1.2粗糙表面黏附接触理论1003.1.3接触面积模型研究1013.1.4静电力模型研究1023.2织构化摩擦纳米发电机黏附接触起电模型1033.2.1考虑微纳织构及静电力的黏附接触模型1033.2.2摩擦纳米发电机起电模型1093.2.3黏附接触及起电模型的数值求解1133.3织构化摩擦纳米发电机接触面积测试1193.3.1棱锥织构化PDMS薄膜制备工艺1193.3.2织构化PDMS薄膜接触面积测试1233.3.3外载荷对接触面积的影响1253.4织构化摩擦纳米发电机黏附接触起电特性1273.4.1黏附接触及起电的主要特征1273.4.2电荷密度对接触及起电性能的影响1303.4.3表面织构对接触及起电性能的影响1323.5本章小结138参考文献139第4章金属-聚合物摩擦起电与摩擦磨损性能1414.1聚合物材料摩擦学基础1414.1.1聚合物材料的摩擦1414.1.2聚合物材料的磨损1444.1.3聚合物材料的性能调控1464.2表面织构对摩擦起电及摩擦磨损性能的影响1474.2.1圆柱织构化PI薄膜的制备工艺1474.2.2多环境摩擦起电试验台构建1524.2.3织构化表面摩擦及起电行为1544.3相对湿度对摩擦起电及摩擦磨损性能的影响1644.3.1相对湿度对摩擦磨损及起电性能的影响1644.3.2不同相对湿度下织构间距对摩擦磨损及起电性能的影响1684.3.3法向载荷对摩擦磨损及起电性能的影响1734.4温度对摩擦起电及摩擦磨损性能的影响1754.4.1温度对非织构PI薄膜摩擦磨损及起电性能的影响1754.4.2不同温度下织构间距对摩擦磨损及起电性能的影响1784.4.3往复频率对摩擦磨损及起电性能的影响1814.5BaTiO3/PI纳米复合薄膜摩擦起电及摩擦磨损性能1844.5.1BaTiO3/PI纳米复合薄膜制备工艺及表征1844.5.2BaTiO3含量对电学输出性能的影响1884.5.3BaTiO3含量对摩擦磨损性能的影响1924.5.4工况条件对摩擦磨损及起电性能的影响1974.6本章小结198参考文献199第5章摩擦纳米发电机电源管理电路设计2005.1摩擦纳米发电机电源管理电路组成2005.1.1标准电源管理电路2005.1.2*大能量提取2015.1.3降压方法2025.2摩擦纳米发电机负载及充电特性仿真分析2025.2.1摩擦纳米发电机瞬态模型2035.2.2摩擦纳米发电机瞬态特性2065.3摩擦纳米发电机电源管理电路设计2115.3.1摩擦纳米发电机阻抗匹配2125.3.2*大能量输出2135.3.3电源管理电路工作原理2145.3.4电源管理电路优化设计2205.3.5电源管理电路效率2285.4集成传动机构的旋转能量收集器2295.4.1旋转能量收集器结构设计2295.4.2旋转能量收集器制备2305.4.3旋转能量收集器电学性能测试2315.5本章小结232参考文献232第6章摩擦纳米发电机在机械系统中的应用2346.1车辆悬架系统复合式振动能量收集器2346.1.1车辆悬架复合式振动能量收集器结构设计2346.1.2复合式振动能量收集器电学输出性能测试2396.1.3四分之一车辆悬架测试平台台架试验2446.2面向智能轴承的摩擦电转速传感器2486.2.1摩擦电转速传感器结构设计2486.2.2摩擦电转速传感器电路设计2686.2.3面向智能轴承的摩擦电转速传感器系统构建2716.2.4面向智能轴承的摩擦电转速传感器性能测试2746.3面向智能轴承的摩擦电-压电压力传感器2816.3.1摩擦电-压电压力传感器工作原理与性能测试2816.3.2面向智能轴承的摩擦电-压电压力传感器系统构建2856.3.3面向智能轴承的摩擦电-压电压力传感器性能测试2876.4本章小结288参考文献289