第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 摩擦纳米发电机简介 2
1.2.1 接触式摩擦纳米发电机 3
1.2.2 滑动式摩擦纳米发电机 4
1.2.3 单电极式摩擦纳米发电机 5
1.2.4 自由运动式摩擦纳米发电机 6
1.2.5 摩擦纳米发电机在传感领域的应用 7
1.3 压电电子学和压电光电子学简介 9
1.3.1 压电势和压电效应 9
1.3.2 压电电子学 10
1.3.3 压电电子学效应对金属-半导体的接触作用 11
1.3.4 压电电子学效应对PN结的作用 11
1.3.5 压电电子学在传感领域的应用 12
1.3.6 压电光电子学 13
1.3.7 压电光电子学效应在光电探测领域的应用 14
1.3.8 压电光电子学效应在发光二极管及光电应力传感领域的应用 14
1.3.9 压电电子学和压电光电子学的展望 14
1.4 选题思想和主要内容 15
第2章 基于摩擦纳米发电机的能源收集器设计与性能研究 17
2.1 引言 17
2.1.1 蓝色能源 17
2.1.2 传统海洋发电技术的不足 18
2.1.3 新型海洋发电技术 18
2.1.4 本章工作 19
2.2 基于单条式摩擦纳米发电机柔性能源收集器的设计与制备 20
2.2.1 实验材料及仪器 20
2.2.2 柔性能源收集器的制备 20
2.3 摩擦纳米发电机能源收集器的原理 21
2.4 单条式摩擦纳米发电机柔性能源收集器的性能研究 23
2.5 表面纳米结构对摩擦纳米发电机能源收集器输出性能的影响 24
2.6 基于摩擦纳米发电机能源收集器的应用示例 25
2.6.1 温度、湿度测量及计时器 26
2.6.2 驱动红外探测系统 27
2.6.3 摩擦纳米发电机在化学成分传感探测领域的应用 28
2.7 本章小结 30
第3章 基于多种结构摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究 31
3.1 引言 31
3.2 金属防腐蚀方法和阴极保护原理 32
3.3 基于旋转式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究 33
3.3.1 实验材料及仪器 33
3.3.2 旋转式摩擦纳米发电机的设计和制备 33
3.3.3 旋转式摩擦纳米发电机的工作原理 34
3.3.4 旋转式摩擦纳米发电机的输出性能 36
3.3.5 基于旋转式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的性能研究 37
3.4 基于浮标式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究 42
3.4.1 实验材料与仪器 42
3.4.2 浮标式摩擦纳米发电机的设计与制备 43
3.4.3 浮标式摩擦纳米发电机的工作原理 44
3.4.4 浮标式摩擦纳米发电机的输出性能 45
3.4.5 基于浮标式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的性能研究 46
3.5 基于双条式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究 47
3.5.1 实验材料与仪器 47
3.5.2 双条式摩擦纳米发电机的设计与制备 47
3.5.3 双条式摩擦纳米发电机的工作原理 48
3.5.4 双条式摩擦纳米发电机的输出性能 49
3.5.5 柔性超级电容的制备与性能 51
3.5.6 基于双条式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的性能研究 55
3.6 本章小结 59
第4章 基于摩擦纳米发电机位移传感器的设计与性能研究 61
4.1 引言 61
4.2 基于摩擦纳米发电机位移传感器的设计与制备 63
4.2.1 实验材料与设备 63
4.2.2 基于摩擦纳米发电机的位移传感器的制备 64
4.3 基于摩擦纳米发电机的位移传感器的原理 65
4.4 基于摩擦纳米发电机的位移传感器的性能研究 67
4.4.1 位移传感器对速度的探测 68
4.4.2 位移传感器对加速度的探测 74
4.4.3 位移传感器对运动轨迹的探测 79
4.5 本章小结 81
第5章 基于压电光电子学效应光电应力传感器的设计与性能研究 83
5.1 引言 83
5.2 基于压电光电子学效应的阵列光电应力传感器的设计与制备 84
5.3 Si/ZnO阵列LED应力传感器件的结构表征 86
5.3.1 硅线阵列的表征 86
5.3.2 ZnO层及Si/ZnO界面的表征 88
5.3.3 上电极的表征 89
5.4 Si/ZnO阵列LED应力传感器件的光学性能 90
5.5 压电光电子学效应对Si/ZnO阵列LED应力传感器件的调节 93
5.6 本章小结 95
第6章 基于压电光电子学效应柔性光电应力传感器的设计与性能研究 97
6.1 引言 97
6.2 柔性转移方法简介 98
6.3 基于压电光电子学效应柔性光电应力传感器的设计与制备 100
6.4 不同高度的硅微米线阵列转移 102
6.4.1 不同高度的硅微米线阵列转移 102
6.4.2 柔性转移方法的优点 102
6.5 柔性Si/ZnO阵列LED光电应力传感器的结构表征 105
6.6 柔性Si/ZnO阵列LED光电应力传感器的柔性性能表征 107
6.7 柔性LED器件发光性能及不同Si/ZnO结构LED器件的性能比较 109
6.7.1 柔性Si/ZnO LED器件的发光性能 109
6.7.2 不同Si/ZnO结构LED器件的性能比较 111
6.7.3 柔性LED阵列器件的节能原因 112
6.8 基于压电光电子学效应的应力分布成像系统及应用 113
6.8.1 测试柔性Si/ZnO阵列LED器件的实验装置示意图 113
6.8.2 基于压电光电子学效应的光电应力传感器性能 113
6.9 本章小结 115
参考文献 117
在学期间发表的学术论文 124
致谢 126