极化对LiCl/聚合物复合薄膜介电和发电性能影响研究

发布时间：2024-03-09 01:31

　　在全球能源危机的现状下,新能源的开发与利用得到了重点关注。因此压电纳米发电机、摩擦纳米发电机、光伏电池等一系列能量转换材料及器件被广泛的研究。柔性压电纳米发电机可从人体和周围环境收集机械能并转换为电能,在自供能可穿戴设备、智能化电子系统等领域具有重要的应用价值,因此压电发电材料的开发和性能提升是实现能量有效收集和转化的核心问题。本论文围绕柔性电功能复合材料这一领域,开展氯化锂(LiCl)在聚合物中极化性能及其对压电发电性能的影响研究。分别以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)和聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,LiCl为填料,通过流延法制备复合薄膜与水凝胶,对于其介电、压电以及发电性能进行研究。随着LiCl的添加,LiCl/PVDF-HFP复合薄膜介电常数提升,极化能力提升,高压极化后复合薄膜的发电性能有所提升。对于LiCl/PVA复合凝胶,介电常数与损耗均随着LiCl含量、厚度、含水量的增加而增大,高压极化后,发电性能有所增强,且水凝胶正反面的发电性能相反,呈现明显的压电发电特性。通过KPFM测试发现,水凝胶极化后上表面更正,理论推测在按压时上表面产生负电压,与实验数据吻合,说明外...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1直接和间接压电效应（MokhtariF，2016）

绪论4图1-1直接和间接压电效应（MokhtariF，2016）压电效应的重要三个矢量：极化强度P，电位移D和电场强度E（张福学，2002）。（1）极化强度P由于电介质在外电场的作用下，会产生极化，或者极化的程度发生一定的改变，此时就可以用极化强度（Polarization）来表....

图1-2PVDF不同链构象示意图（MartinsP，2014）

绪论6可以转化为机械能，再通过压电效应转化为电能，完成低压与高压的转换、阻抗的变换。换能器就是日常所用的麦克风、扬声器等，可以接收、发射能量并实现换能。滤波器、振荡器是通过压电效应进行频率的选择与调节。1.3聚偏氟乙烯1.3.1聚偏氟乙烯的晶体结构聚偏氟乙烯：PVDF（poly（....

图1-3压电材料在极化过程的电畴变化示意图（张鑫，2019）

旌艽螅?虼嗽谇ㄒ乒?讨型ǔＴ诮缑娲ι?稍亓髯印?电荷积累在两种材料之间的界面处产生界面极化，发生频率范围约在10-3-102Hz。1.4.2外电场作用下的极化人工极化是通过向材料施加一个较大的直流电场的方式，迫使材料内部的电畴沿着施加的电场方向旋转形成定向排列。这一过程需要控制在....

图2-2LiCl填料质量分数分别为1、5、10、20wt%的LiCl/PVDF-HFP复合薄膜的（a）

的复合薄膜存在少量孔隙（图2-1b），添加了10wt%LiCl的复合薄膜存在大量孔隙（图2-1c）。LiCl有大量的吸附水，PVDF-HFP的憎水性很强，就会出现相分离的现象，成膜后在80℃下烘干，吸附水大部分蒸发，留下孔洞。多孔结构更有利于优异的压电性能，因此....

本文编号：3922696