柔性光电-压电双功能能源器件的制备及性能研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q137301947
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于生态破坏和能源危机,从环境中获取绿色清洁能源已成为现代社会的热点问题,绿色能源存在于我们的生活环境中,为了实现能量的高效利用,开发柔性光电—压电双功能能源器件也一直是业界内研究的一大热点。本文围绕对柔性光电—压电双功能能源器件结构进行优化设计,实现光能和机械能同时或单独地收集,打破单一能源采集的局限性。有望实现连续采集光能和机械能并与人体无缝融合的柔性混合能源器件,并且潜在的生物相容性应允许在临床环境和/或医学研究中进行生物医学感测,诊断和体内治疗。本文具体研究内容及成果如下:(1)首先采用Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成了一种噻吩基可溶性共轭聚合物(SCP),采用简便、经济和低成本的超声辅助溶胶—凝胶法自制了氧化锌量子点(ZnO QDs),进一步设计了SCP/ZnO QDs有机—无机杂化光电器件。通过采用FTIR和13C NMR证明了SCP的分子结构;通过光学和电化学研究,SCP的UV-Vis吸收能够延伸至可见光区域,显示出P型半导体的特性,可以作为电子给体材料制作有机—无机杂化光电器件,同时ZnO QDs作为光电器件电子受体材料。此外活性层中SCP/ZnO QDs配比为1:3,POSS的添加量为4wt%时,光电薄膜具有最优的光学性能,进而制作SCP/ZnO QDs有机—无机杂化光电器件。(2)设计了叠层结构柔性光电—压电双功能器件,器件尺寸为2×2 cm2,采用旋涂工艺将柔性的聚偏氟乙烯(PVDF)基压电能源器件(PENG)单元和SCP/ZnO QDs基有机—无机杂化光电器件(SC)单元通过共用Ag电极叠加集成,该叠层结构双功能器件可以通过顶部的SCP/ZnO QDs杂化光电薄膜收集光能,底部的PVDF压电薄膜收集自然环境中的机械能。叠层结构柔性光电—压电双功能器件的压电输出很大程度是由PENG单元决定的,SCP/ZnO QDs有机—无机杂化光电单元对压电输出没有影响。该叠层结构双功能器件可以在不同环境下稳定工作。在13 Hz的工作频率和紫外光(UV)照射下连续工作1000个循环,其电压输出依然能保持基本不变,且在3周后,仍然保持稳定状态。最后对其进行了实际应用探索,验证了为柔性和穿戴式电子供能的可行性。(3)进一步,通过旋涂工艺自制PVDF-TrFE/ZnO QDs复合压电薄膜,其压电常数(d33)值为34.6 pC/N,与纯PVDF-TrFE薄膜相比(10.1 pC/N)提高了2.4倍。设计了二合一结构复合柔性—光电双功能压电器件,器件尺寸为2.5×2.5 cm2,采用旋涂工艺,将PVDF-TrFE/ZnO QDs复合压电薄膜和SCP/ZnO量子点杂化光电薄膜集成在一起不仅提高了整个器件结构的紧凑型和简化了制备工艺,而且能够同时采集转换光能和机械能,扩大了双功能器件的使用范围。将其作为电源的自供电无线光敏传感系统,可以使无线传感节点正常工作,对于今后自供能无线传感网络的发展具有重要意义。
其他文献
随着传统抗生素在各个领域的滥用,细菌对抗生素的耐药性问题日渐严重,人类健康和食品安全受到病原菌的威胁。自从Kang等人发现碳纳米管(CNTs)具有抑菌效果以来,众多研究者对CNT
岩爆是深部工程中常见的地质灾害,往往造成人员伤亡和巨大的财产损失。为模拟地下不同开采深度、深部围岩来压速率、开挖卸荷和外界动力扰动等因素诱发岩爆发生,利用大型真三
我国出租车服务业经历了从“富人专享”式服务到“互联网+”的“平民专车”服务阶段。政府及有关管理部门已针对出租车市场管理作出相应管理政策,但在管理过程中仍然存在着政
无粘结预应力混凝土梁已被广泛应用于房屋结构和桥梁工程中。但是,由于其抗剪机理的复杂性,至今仍没有公认的、统一的抗剪理论能对其抗剪强度作出全面而合理的解释。各国规范
随着全球数字化、网络化、信息化的不断发展以及相关网络、数字设备手段的不断完善,企业数字化管理模式也逐渐融入企业现代化管理中。越来越多的世界百强企业,以及国内大中型
为了适应当前建筑工业化的发展需求,作为建筑施工过程中必不可少的脚手架体系,也在不断地改进革新,以求在保证结构安全的基础上实现快速搭设和拆除,从而显著提高装拆效率并节
隐藏性负债是对一些未充分披露的企业义务的经验性称呼,它是企业修饰财务报表、掩盖风险经济业务的常用手段之一,故而在上市公司审计、企业并购、商业贷款等业务中常被提及。
可交换债券是指由上市公司股东作为发行主体,持有人在换股期内有权利依据约定条件交换成标的股票的债券品种。不同于可转换债券,可交换债券换股时不会引起股本变动。可交换债
现金股利政策的制定不仅关系着公司的经营发展,也关系着投资者利益的保护。如何制定合理的现金股利政策一直是理论界与实务界共同关注的主题,同时董事会性别多样性也受到了越
长期以来,煤矿的安全技术及监控管理系统的落后导致了矿难频发,因此如何预防煤矿安全事故已经成为当前各级政府和煤矿业监管部门的重中之重。随着我国煤矿生产作业区域的规模