纳米发电机nanogenerator.ppt
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1、nanogenerator,电子信息工程学院,压电式纳米发电机,纳米发电机产生,电子信息工程学院,想象这样一个情景:自动化工业时代之初,全世界的高级技术工程师和企业家都纷纷开始设计制造客车、公共汽车、卡车、摩托车以及其他各种可以想到的机动交通工具,但却没有人首先研制用以驱动他们的发动机,这正是纳米技术产业所面临的问题:在设计和制造纳米尺度的传感器等器件方面,以及在微机电系统取得长足进展,却很少有人考虑先研发给这些纳米器件提供能量的微型功率源纳米发电机,nanogenerator,电子信息工程学院,概述,纳米发电机发展前景 直立式纳米发电机 纳米发电机原理 氧化锌纳米线的优点 纤维纳米发电机 交
2、流纳米发电机,纳米发电机发展前景,电子信息工程学院,让纳米尺度的器件能够自己给自己提供电源,从而实现器件和电源的同时小型化,这是科学家一直所梦寐以求的,纳米发电机能够将周围的微小运动、振动、流体等自然存在的机械能转化为电能,直立式纳米发电机原理图,电子信息工程学院,(c)在氧化锌纳米线上用探针尖收集到的电信号 (d)单根纳米线上探针尖的移动图像和产生的电信号图像,(a)在氮化镓基板上生长的氧化锌纳米线扫描电子显微图像,(b)在导电的原子显微镜针尖作用下,纳米线利用压电效应发电示意图,纳米发电机原理,电子信息工程学院,产生压电放电能量的物理原理来自氧化锌的压电性质和半导体属性的耦合,一根垂直的直
3、立氧化锌纳米线被AFM针尖挤压产生一个应变场,外表面被拉伸,内表面被压缩。由于压电效应在纳米线内部沿z方向产生一个电场,压电场方向在外表面与轴几乎平行在内表面与轴反平行,在一级近似下,沿着纳米线尖端的宽度,从压缩到拉伸的侧面电势分布在-Vs和+Vs之间,纳米发电机原理,电子信息工程学院,-Vs和+Vs是由于压电效应产生的电压,电势是由锌离子和氧离子相对转移产生的,如果不释放应力,这些离子电荷不能自由移动,也不能重组,电势差将保持,纳米线底部和顶部的接触是不对称的,底部接触是氧化锌 薄膜与银层的接触,氧化锌的电子亲和能是4.5eV,Ag的 功函数是4.2eV,所以界面处无势垒。在纳米线尖端,Pt
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