碳納米管紗線充電機(jī)充電鋰電池的扭曲收集電能的能力解析
2017-9-4 8:45:53??????點(diǎn)擊：
【導(dǎo)言】
將機(jī)械能搜集轉(zhuǎn)換為充電機(jī)充電鋰電池電能的重要價(jià)值鼓舞研討者們研討更多的新技能，機(jī)械能的搜集存在于多種運(yùn)用中，包括自供電無(wú)線傳感器、結(jié)構(gòu)和人體健康監(jiān)測(cè)體系和從潮汐中搜集能量。其間電磁充電機(jī)充電鋰電池電能發(fā)電機(jī)在新的技能運(yùn)用中向毫米級(jí)或許更小尺度開展時(shí) 它的功率密度低，本錢高。傳統(tǒng)的充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器運(yùn)用的是流體和電子電荷耦合，可是在輸出功率上需求更大的提高；現(xiàn)在已經(jīng)有多種電化學(xué)充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器，比方導(dǎo)電聚合物充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器、充電機(jī)充電鋰電池基可曲折充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器和離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合物充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器，可是這些已有的充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器功能都沒(méi)有到達(dá)所期望的要求。其間Rubber基電介質(zhì)電容器能夠?qū)⒋鬀_程機(jī)械能轉(zhuǎn)換為充電機(jī)充電鋰電池電能，當(dāng)拉伸時(shí)，Rubber基電介質(zhì)電容器的厚度下降，電容增大然后導(dǎo)致電壓的改變，因而轉(zhuǎn)換成為充電機(jī)充電鋰電池電能。為了防止高電壓和短路等問(wèn)題，本文的研討者們之前測(cè)驗(yàn)拼裝歪曲的碳納米管紗線機(jī)械能充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器，可是當(dāng)改變偏壓拉力應(yīng)變到達(dá)45MPa時(shí)，會(huì)發(fā)生很小的短路電流，使其可能的運(yùn)用只要外供電應(yīng)變傳感器。
近來(lái)，韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)的Shi Hyeong Kim，美國(guó)德克薩斯大學(xué)的Carter S. Haines和Na Li等人（一起通訊）在Science上宣布題為“Harvesting electrical energy from carbon nanotube yarn twist”的文章，研討者報(bào)導(dǎo)了一種碳納米管紗線能量充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器材，該器材能夠經(jīng)過(guò)拉伸和改變將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為充電機(jī)充電鋰電池電能而不要需求外加電壓；將環(huán)繞的碳納米管紗線拉伸最大可獲得250W/kg的電功率（循環(huán)至30Hz），每圈循環(huán)的充電機(jī)充電鋰電池電能可達(dá)41.2J/kg。這種能量充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器能夠用于海洋中搜集潮汐能，將其與熱驅(qū)動(dòng)人工肌肉相結(jié)合能夠把溫度的改變轉(zhuǎn)換為充電機(jī)充電鋰電池電能，將其編織到紡織品中能夠用于自供電呼吸傳感器中，為發(fā)光二極管供電或許為儲(chǔ)能電容器供電。
【圖文簡(jiǎn)介】
1. 歪曲式充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器的拼裝、結(jié)構(gòu)以及在0.1M HCl中拉伸能量充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器的功能
a) 圓錐形、漏斗形、費(fèi)馬形以及雙阿基米德旋轉(zhuǎn)形四種紗線類型的示意圖和橫截面圖；
b) 改變環(huán)繞好的充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器電極、對(duì)電極、參比電極在電化學(xué)槽中的示意圖；
c) 對(duì)圓錐形回旋扭轉(zhuǎn)能量充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器施加正弦曲線拉力應(yīng)變，別離記載開路電壓、短路電流的改變；
d) 電容和開路電壓別離隨拉力應(yīng)變的改變；
e) 峰值功率， 開路電壓峰間值和每圈能量隨頻率的改變；
f) 發(fā)生的峰值功率和峰值電壓與負(fù)載電阻的聯(lián)系。
2. 歪曲式充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器的歪曲和拉伸功能
a) 峰值功率和峰值電壓與負(fù)載電阻的聯(lián)系；
b) 峰值功率、平均功率和每圈充電機(jī)充電鋰電池電能與循環(huán)圈數(shù)的聯(lián)系；
c) 電壓和電壓與等軸線歪曲寬和歪曲的聯(lián)系；
d) 開路電壓和時(shí)刻的聯(lián)系。
3、 歪曲式充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器的壓電化學(xué)光譜和運(yùn)用
a) 環(huán)繞歪曲電極的循環(huán)伏安曲線；
b) 對(duì)應(yīng)于機(jī)械拉伸的電流波動(dòng)和相變；
c) 不同電解質(zhì)中的開路電壓；
d) 對(duì)應(yīng)拉伸應(yīng)變和溫度的微弱PZC改變。
4. 可供挑選的充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器類型
a) 峰值功率和峰值電壓與負(fù)載電阻的聯(lián)系；
b) 開路電壓峰間值和短路電流隨串聯(lián)和并聯(lián)充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器數(shù)量的改變；
c) 海浪頻率為9-1.2 Hz時(shí)，充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器的質(zhì)量功率和肯定功率輸出；
d) 用充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器和轉(zhuǎn)換器電路對(duì)電容器進(jìn)行充電至8 V；
e) 峰值功率，平均功率值和每圈能量隨溫度的改變；
f) 峰值功率和每次循環(huán)能量值隨頻率的改變。
5. 歪曲式功能的結(jié)構(gòu)來(lái)源及與以往報(bào)導(dǎo)的資料基充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器功能比照
a) 圖中TEM圖顯現(xiàn)了在多層碳納米管束中經(jīng)過(guò)多層碳納米管的坍塌添加內(nèi)部納米管的范德華結(jié)合力；
b) 高比表面積多層碳納米管束的STEM圖；
c,d) 歪曲式能量充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器與以往報(bào)導(dǎo)的資料基充電機(jī)充電鋰電池電能搜集器功能比照。
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