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有机/无机纳米结构材料在混合纳米发电机中的集成，通过相互性能增强实现了高效的能量收集。
摘要： 最新研究表明，混合能量收集装置能高效转化无处不在但大多未被利用的环境能源（如机械能、化学能、热能、太阳能）为可用电能，从而为新一代自供电电子系统提供潜在支持。本文提出一种基于垫片基板的有机/无机混合纳米发电机，其整合了分别基于无机p-n结ZnO纳米结构（压电组件）和纳米结构有机聚四氟乙烯（PTFE）薄膜（摩擦电组件）的两种功能单元。该设计中各组件可独立或协同运行，且在协同工作时性能相互增强，能在单次按压释放循环中实现更高效的机械能-电能转换。当受到25Hz频率、1G加速度外力触发时，压电纳米发电机（PENG）组件的峰峰值输出电压达34.8V（约为单独运行时的3倍）；同条件下摩擦电纳米发电机（TENG）组件的峰峰值输出电压为356V（高于其单独运行时的初始输出280V）。该混合配置纳米发电器件可产生平均峰值输出电压186V、电流密度10.02μA/cm2及平均峰值功率密度1.864mW/cm2。实测显示：置于腕带式健身追踪器下方时，该器件能通过正常手部运动产生约160V的平均峰峰值电压；置于步行者鞋内时则可通过人体行走产生约580V电压。实验已证明该装置可在数秒内将商用电容器充电至数伏电压。
关键词： 纳米板、能量收集、混合纳米发电机、纳米线、压电性、摩擦电性
更新于2025-09-23 15:23:52
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功能梯度多层一维六方压电准晶纳米板的非局部解析解
摘要： 基于非局部弹性理论，研究了表面机械载荷作用下功能梯度多层一维六方压电准晶（PQC）简支纳米板的静态弯曲变形。假设功能梯度材料沿厚度方向呈指数分布。通过采用伪Stroh形式和传播矩阵法，在层间完全接触的假设下，获得了功能梯度多层一维六方PQC纳米板的精确闭式解。给出了由压电晶体、准晶和PQC组成的六种夹层功能梯度纳米板的数值算例，以阐明指数因子、非局部参数和堆叠顺序对声子场、相位子和电场的影响，这些因素在工程设计新型复合结构中具有重要作用。
关键词： 传播子矩阵法、纳米板、功能梯度材料、压电准晶、伪Stroh形式体系、非局部弹性理论、精确解
更新于2025-09-23 04:38:42