碳納米管紗線充電機充電鋰電池的扭曲收集電能的能力解析
2017-9-4 8:45:53??????點擊：
【導(dǎo)言】
將機械能搜集轉(zhuǎn)換為充電機充電鋰電池電能的重要價值鼓舞研討者們研討更多的新技能，機械能的搜集存在于多種運用中，包括自供電無線傳感器、結(jié)構(gòu)和人體健康監(jiān)測體系和從潮汐中搜集能量。其間電磁充電機充電鋰電池電能發(fā)電機在新的技能運用中向毫米級或許更小尺度開展時 它的功率密度低，本錢高。傳統(tǒng)的充電機充電鋰電池電能搜集器運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)有多種電化學充電機充電鋰電池電能搜集器，比方導(dǎo)電聚合物充電機充電鋰電池電能搜集器、充電機充電鋰電池基可曲折充電機充電鋰電池電能搜集器和離子聚合物-金屬復(fù)合物充電機充電鋰電池電能搜集器，可是這些已有的充電機充電鋰電池電能搜集器功能都沒有到達所期望的要求。其間Rubber基電介質(zhì)電容器能夠?qū)⒋鬀_程機械能轉(zhuǎn)換為充電機充電鋰電池電能，當拉伸時，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)換成為充電機充電鋰電池電能。為了防止高電壓和短路等問題，本文的研討者們之前測驗拼裝歪曲的碳納米管紗線機械能充電機充電鋰電池電能搜集器，可是當改變偏壓拉力應(yīng)變到達45MPa時，會發(fā)生很小的短路電流，使其可能的運用只要外供電應(yīng)變傳感器。
近來，韓國漢陽大學的Shi Hyeong Kim，美國德克薩斯大學的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，研討者報導(dǎo)了一種碳納米管紗線能量充電機充電鋰電池電能搜集器材，該器材能夠經(jīng)過拉伸和改變將機械能轉(zhuǎn)換為充電機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)的充電機充電鋰電池電能可達41.2J/kg。這種能量充電機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)動人工肌肉相結(jié)合能夠把溫度的改變轉(zhuǎn)換為充電機充電鋰電池電能，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能電容器供電。
【圖文簡介】
1. 歪曲式充電機充電鋰電池電能搜集器的拼裝、結(jié)構(gòu)以及在0.1M HCl中拉伸能量充電機充電鋰電池電能搜集器的功能
a) 圓錐形、漏斗形、費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)繞好的充電機充電鋰電池電能搜集器電極、對電極、參比電極在電化學槽中的示意圖；
c) 對圓錐形回旋扭轉(zhuǎn)能量充電機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載電阻的聯(lián)系。
2. 歪曲式充電機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載電阻的聯(lián)系；
b) 峰值功率、平均功率和每圈充電機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) 開路電壓和時刻的聯(lián)系。
3、 歪曲式充電機充電鋰電池電能搜集器的壓電化學光譜和運用
a) 環(huán)繞歪曲電極的循環(huán)伏安曲線；
b) 對應(yīng)于機械拉伸的電流波動和相變；
c) 不同電解質(zhì)中的開路電壓；
d) 對應(yīng)拉伸應(yīng)變和溫度的微弱PZC改變。
4. 可供挑選的充電機充電鋰電池電能搜集器類型
a) 峰值功率和峰值電壓與負載電阻的聯(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，充電機充電鋰電池電能搜集器的質(zhì)量功率和肯定功率輸出；
d) 用充電機充電鋰電池電能搜集器和轉(zhuǎn)換器電路對電容器進行充電至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)來源及與以往報導(dǎo)的資料基充電機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) 歪曲式能量充電機充電鋰電池電能搜集器與以往報導(dǎo)的資料基充電機充電鋰電池電能搜集器功能比照。
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