一种基于双极性驻极体的多气隙结构微振动能量采集器

论文摘要

为实现物联网的自驱动供电,本研究提出一种基于双极性驻极体的多气隙结构微振动能量采集器,驻极体材料为三明治型双极性复合驻极体膜.其基本结构单元为驻极体薄膜被放置在由微型弹簧支撑的两个振动电极中间所形成的双气隙结构.这种双气隙结构等同于两个对称的可变电容.利用驻极体所产生的静电场在电容中产生原始电势差,在振动激励下使电势差发生变化,实现电荷的流动,将振动能转变成电能.对能量采集器性能的测试结果表明,在振动频域30～180Hz范围内存在一个谐振频率和最大输出功率.最大输出功率与振动强度、气隙数、驻极体膜的面积和电场强度呈正相关.当振动强度为0.5N时,在负载电阻为55MΩ时,四气隙结构能量采集器在谐振频率97Hz处的最大输出功率达到了59.12μW.

论文目录

• 1 实验
•   1.1 双极性驻极体膜的制备
•   1.2 驻极体膜表面电场的测量
•   1.3 能量采集器的构建
•   1.4 能量采集器输出性能测量
• 2 多气隙驻极体微振动能量采集器能量采集原理分析
• 3 采集器输出特性测试结果和分析
•   3.1 驻极体电场稳定性
•   3.2 杰出的电荷采集性能和稳定性
•   3.3 振动强度对输出特性的影响
•   3.4 能量采集器输出特性与振动频率的相关性
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李超,陈钢进,陈许敏,张庆贺,朱煊

关键词: 自驱动供电,微振动能量采集器,驻极体,多气隙结构

来源: 科学通报 2019年10期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 电力工业

单位: 杭州电子科技大学驻极体及其应用实验室

基金: 国家自然科学基金(51177032)资助

分类号: TM619

页码: 1094-1102

总页数: 9

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