面向功能护膝的介电弹性体发电器件的制备
随着科技的不断发展，绿色能源的人类社会的意义越来越大。介电弹性体发电机(DEG)作为一种新型能源转换装置，可以通过形变将动能转变为电能。面向功能护膝的介电弹性体发电器件的工作原理是利用人体运动时膝关节的弯曲位移拉伸介电弹性体，从而实现动能向电能的转化。本文在原本护膝的基础上，对护膝结构和发电性能进行了研究，具体工作如下: (1)对护膝结构进行了优化，在护膝原有基础上添加了辅助弹簧装置和三倍拉伸放大装置，并对护膝结构进行了力学模拟，得出辅助弹簧装置在一个运动周期中可提供的弹性势能为11.89J。在实践中也得到证实，改进后的护膝结构增大了介电弹性体的拉伸率和人体舒适度。 (2)为了探究介电弹性体的基础性能，制备了 DE发电单元，并利用自动拉伸测试平台对DE发电单元进行了机械性能即拉伸性能、耐弯曲性能，电学性能即介电场强、电阻稳定性、电容、输出电压、电荷损耗率、输出能量等性能测试和表征。 (3)为了制备多层介电弹性体，并提高介电弹性体的性能，本文提出了一种新型压印工艺—— “冷压-热压-复合热压”压印工艺，多层介电弹性体叠层处理方法以及封装处理工艺，并利用该工艺和处理方法制备了十层介电弹性体。 (4)为了表明新工艺制备的多层介电弹性体性能的优化，对十层介电弹性体的发电性能即电容、输出电压、电荷损耗率、输出能量的测试和表征，并与单层介电弹性体的电学性能进行了对比研究。对比发现，输入电压从300V增大到1200V的过程中，新工艺制备的十层介电弹性体输出的能量扩大了 16.03倍。拉伸率从1.05增大到 1.25的过程中，新工艺制备的十层介电弹性体输出的能量扩大了 11.31倍。
介电弹性体发电机;护膝结构;机械性能;压印工艺
北京化工大学
硕士
机械
黄尧;杨振洲
2023
中文
TM31;TM305.1
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）