【摘 要】
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目前,可穿戴电子设备如健康监测手环、智能眼镜等被人们广泛使用。由于体积的限制,这些设备的持续供能问题制约了其进一步的发展。因此,探索一种新型的供能方式替代传统的电池供能,具有重要的研究价值。基于有机-无机压电复合材料的柔性压电能量收集器是一种能够高效地收集人体日常活动所产生的机械能并转换成电能的新能源技术,在可穿戴电子器件供能领域具有重要应用前景。有机-无机压电复合材料与传统压电陶瓷材料相比,具有
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目前,可穿戴电子设备如健康监测手环、智能眼镜等被人们广泛使用。由于体积的限制,这些设备的持续供能问题制约了其进一步的发展。因此,探索一种新型的供能方式替代传统的电池供能,具有重要的研究价值。基于有机-无机压电复合材料的柔性压电能量收集器是一种能够高效地收集人体日常活动所产生的机械能并转换成电能的新能源技术,在可穿戴电子器件供能领域具有重要应用前景。有机-无机压电复合材料与传统压电陶瓷材料相比,具有超高的柔韧性以及耐疲劳特性。然而,由于压电颗粒的孤立分布以及两相之间电阻率的失配等问题,使得填料随机分散的有机-无机压电复合材料通常表现出较低的压电性能。在本文中,我们通过介电泳技术制备了一种填料颗粒链状排布的锆钛酸钡钙/聚二甲基硅氧烷(BCZT/PDMS)压电复合材料。陶瓷颗粒链状排列的分布特点极大的提升了复合材料的人工极化效率以及应力传递能力,从而克服了有机-无机复合材料固有的缺点。通过优化介电泳制备工艺以及极化条件,该材料获得了极大的压电电压系数g33=600×10-3 Vm/N以及换能系数d33×g33=18.6 pm2/N。通过发电性能测试,可以获得该材料的开路电压峰-峰值VOC(peak-peak)=148 V,以及短路电流峰-峰值ISC(peak-peak)=1.6μA。此外,我们使用该材料研制了一种3×3矩阵的自供电可穿戴键盘,该键盘表现出极高的灵敏度和准确性,有望替代传统键盘实现在可穿戴电子领域的应用。
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