納米發(fā)電機(jī)nanogenertor

1、nanogenerator電子信息工程學(xué)院壓電式納米發(fā)電機(jī)納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電子信息工程學(xué)院想象這樣一個情景：自動化工業(yè)時代之初，全世界的高級技術(shù)工程師和企業(yè)家都紛紛開始設(shè)計(jì)制造客車、公共汽車、卡車、摩托車以及其他各種可以想到的機(jī)動交通工具，但卻沒有人首先研制用以驅(qū)動他們的發(fā)動機(jī) 這正是納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)所面臨的問題：在設(shè)計(jì)和制造納米尺度的傳感器等器件方面，以及在微機(jī)電系統(tǒng)取得長足進(jìn)展，卻很少有人考慮先研發(fā)給這些納米器件提供能量的微型功率源納米發(fā)電機(jī)nanogenerator電子信息工程學(xué)院概述納米發(fā)電機(jī)發(fā)展前景直立式納米發(fā)電機(jī)納米發(fā)電機(jī)原理氧化鋅納米線的優(yōu)點(diǎn)纖維納米發(fā)電機(jī)交流納米發(fā)電機(jī)納米發(fā)電機(jī)發(fā)展前

2、景電子信息工程學(xué)院 讓納米尺度的器件能夠自己給自己提供電源，從而實(shí)現(xiàn)器件和電源的同時小型化，這是科學(xué)家一直所夢寐以求的，納米發(fā)電機(jī)能夠?qū)⒅車奈⑿∵\(yùn)動、振動、流體等自然存在的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能直立式納米發(fā)電機(jī)原理圖電子信息工程學(xué)院（c）在氧化鋅納米線上用探針尖收集到的電信號 （d）單根納米線上探針尖的移動圖像和產(chǎn)生的電信號圖像（a）在氮化鎵基板上生長的氧化鋅納米線掃描電子顯微圖像（b）在導(dǎo)電的原子顯微鏡針尖作用下，納米線利用壓電效應(yīng)發(fā)電示意圖納米發(fā)電機(jī)原理電子信息工程學(xué)院產(chǎn)生壓電放電能量的物理原理來自氧化鋅的壓電性質(zhì)和半導(dǎo)體屬性的耦合，一根垂直的直立氧化鋅納米線被afm針尖擠壓產(chǎn)生一個應(yīng)變場，外

3、表面被拉伸，內(nèi)表面被壓縮。由于壓電效應(yīng)在納米線內(nèi)部沿z方向產(chǎn)生一個電場，壓電場方向在外表面與軸幾乎平行在內(nèi)表面與軸反平行，在一級近似下，沿著納米線尖端的寬度，從壓縮到拉伸的側(cè)面電勢分布在-vs和+vs之間納米發(fā)電機(jī)原理電子信息工程學(xué)院-vs和+vs是由于壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電壓，電勢是由鋅離子和氧離子相對轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的，如果不釋放應(yīng)力，這些離子電荷不能自由移動，也不能重組，電勢差將保持納米線底部和頂部的接觸是不對稱的，底部接觸是氧化鋅薄膜與銀層的接觸，氧化鋅的電子親和能是4.5ev，ag的功函數(shù)是4.2ev，所以界面處無勢壘。在納米線尖端，pt的功函數(shù)是6.1ev，pt與氧化鋅的接觸是肖特基結(jié)探針與拉伸

4、面接觸電子信息工程學(xué)院 首先afm傳導(dǎo)針尖與納米線被拉伸的表面接觸(+vs)，金屬針尖的電勢（vm）幾乎為0，v=vm-vs小于零，所以金屬針尖和氧化鋅表面發(fā)生負(fù)偏壓，由于氧化鋅納米線可以看做n型半導(dǎo)體，所以pt金屬和氧化鋅半導(dǎo)體表面在此可以看作是一個反偏的肖特基二極管，表面電流很小探針與壓縮面接觸電子信息工程學(xué)院 然后afm傳導(dǎo)針尖與納米線被壓縮的表面接觸(-vs)，金屬針尖的電勢（vm）幾乎為0，v=vm-（-vs）大于零，所以金屬針尖和氧化鋅表面發(fā)生正偏壓，pt金屬和氧化鋅半導(dǎo)體表面在此可以看作是一個正偏的肖特基二極管，同時輸出的電流突然升高電流是在v驅(qū)動下，從半導(dǎo)體氧化鋅納米線到金屬針

5、尖的電子流動產(chǎn)生的，通過納米線到針尖回路中，自由電子的流動能中和分布在大量納米線中的離子電荷，所以能降低-vs和+vs的量級，因此,v開始減小，并在納米中所有離子電荷被中和的時候變?yōu)?，這就解釋了為什么放電曲線是對稱的納米線頂端金顆粒電子信息工程學(xué)院 用vls方法生長氧化鋅納米線過程中，納米線頂端金顆粒對發(fā)電效果的影響氧化鋅納米線的優(yōu)點(diǎn)電子信息工程學(xué)院 氧化鋅納米線既有半導(dǎo)體的性質(zhì)，又有壓電性質(zhì)，可以用他將電子性子和機(jī)械性質(zhì)耦合在一起，像氧化鎢納米線，碳納米管就沒有壓電性質(zhì) 氧化鋅沒有毒性是一種環(huán)保的材料，可以用于生物上的應(yīng)用，生物傳感器，還可以用于醫(yī)療器械上 氧化鋅擁有豐富的納米結(jié)構(gòu)，像納米線、納米帶、納米環(huán)、納米棒，他們的制備方法也非常成熟，納米線能夠在多種基底上生長，且能控制生產(chǎn)的密度，長度纖維納米發(fā)電機(jī)電子信息工程學(xué)院 纖維納米發(fā)電機(jī)(a) 低倍sem照片顯示兩個互相纏繞的、表明長有氧化鋅納 米線陣列的纖維，其中一個鍍有金(b) 高倍sem照片顯示兩纖維界面處的納米線結(jié)構(gòu)(c) 顯示多根纖維組成的纖維納米發(fā)電機(jī)的并聯(lián)式交流納米發(fā)電機(jī)電子信息工程學(xué)院 交流納米發(fā)電機(jī)氧化鋅納米線被固定在彈性高分子襯底上，兩端與電極接觸，當(dāng)基板拉伸或壓縮，納米線上