自供能柔性摩擦发电传感器件开题报告

全文总字数：5971字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景和研究目的

柔性电子是将有机或无机材料的电子器件制作在柔性基板上的新兴电子技术。相对于传统电子，柔性电子具有更大的灵活性，能够在一定程度上适应不同的工作环境，满足设备的形变要求。近年来，柔性电子因其在柔性晶体管、集成电路、智能传感、曲面显示和人体健康检测等领域的广泛应用而获得了巨大的发展。

摩擦起电现象和静电感应现象在自然界中随处可见。但是这两种现象往往会被人们所忽视，甚至在一些科学研究和技术应用中，摩擦起电反而会被认为带来负面的影响。但是近些年来人们对于摩擦电效应有了新的认识，并使之在纳米发电和柔性电子等领域中不断地发光发热。

随着科技的飞速发展和人口的迅速增长，全世界的能源结构正在发生着急剧的变化。传统的不可再生能源，诸如天然气、石油、煤炭的储备正在日益减少，在不远的未来这类资源的能源供给将无法满足人类越来越高品质的生活需求。因此，人们对于各种形式的可再生清洁能源的开发投入了越来越多的关注，而摩擦发电凭借着其独特的优势在近些年来慢慢地走进了人们的视野。自2012年美国佐治亚理工学院王中林团队将摩擦起电和静电感应相结合，首次提出了一种基于高分子聚合物的柔性摩擦电纳米发电机以来，大量关于摩擦电纳米发电机的科研成果正在源源不断地涌现出来。经过这些年来的发展壮大，摩擦电纳米发电机这项技术正向世人充分地展示着它在能源收集中的巨大潜力以及在移动电子设备、医学监测和自供能电子系统等领域中光明的应用前景，它能够在机械振动、海浪潮汐、空气流动等多种形式的能量源中获取能量，并且该设备易于制造、成本低廉、集成便利、对环境友好，可以实现大规模生产。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

阅读国内外相关文献和资料，学习并掌握柔性摩擦电纳米发电机及其相关传感器件的原理和工作过程。学习并运用与该领域相关的仿真软件comsol multiphysics。尝试设计一个柔性摩擦电纳米发电机并以此为基础设计能够测量滑移的滑觉传感器。对设计好的器件进行相关性能和可行性的分析。

2.2研究目的

根据摩擦电系选取合适的材料来设计摩擦电纳米发电机以获得相对较高的输出。之后对该柔性摩擦电纳米发电机的结构做出相应的改进使之能够实现测量物体间滑移的传感功能。

2.3拟采用的技术方案及措施

①相关资料收集

3. 研究计划与安排

第1-2周调研，阅读相关文献， 完成开题报告和研究方案的确定；

第3周为自供能柔性摩擦发电传感器确定一种高效稳定的摩擦发电方式；

第4-6周完成传感器的结构设计和具体工艺步骤（溅射、蒸镀等）设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] h. wu, y.huang, f. xu, y.duan, z. yin, energy harvesters for wearable and stretchable electronics: fromflexibility to stretchability. adv. mater. 2016, 6.

[2] t. sekitani, u. zschieschang, h. klauk, t. someya, flexible organictransistors and circuits with extreme bending stability. nat. mater. 2010, 9,1015.

[3] b. tian, t. cohen-karni, q. qing, x. duan, p. xie, c. m. lieber,three-dimensional, flexible nanoscale field-effect transistors as localizedbioprobes. science 2010, 329, 830.