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MFC悬臂梁俘能器电输出性能研究开题报告

来源:毕业论文网2021-02-22 04:02

1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1. 目的及意义

随着微机电系统(MEMS)技术以及超大集成电路低能耗设计技术的迅速发展,微电子器件的体积越来越小,能耗越来越低,其中无线传感器所需要的功率一般为10~1000 mW[1]。如此低的能耗使得直接从环境中收集可再生能量供给微电子器件工作成为可能。这些环境中可再生能量包括太阳能、温差、机械振动以及噪声等。太阳能、温差供能技术由于受到自然条件的限制而难以广泛使用,而环境中的机械振动以及噪声存在广泛,因此从环境中收集振动能量为微电子器件供能具有广阔的应用前景。常见的机电转换方式有电磁式、静电式和压电式三种。电磁转换所用的线圈体积大、能耗多,俘能效果不佳[2];静电转换由于极板间的空气薄膜具有较大阻尼效应,难以微型化,所以这种转换方式也不常用[3]。压电转换是利用环境中的振动诱导压电材料结构变形,进而引起材料内部的正负电荷中心分离,产生极化电压,极化电压驱动极板上的自由电荷定向流动而输出电能,这种利用压电结构从环境中提取能量的器件叫压电俘能器[4]。压电式俘能器具有体积小、结构简单、无电磁干扰、能量密度大等特点,有着非常广阔的应用前景。

在压电能量收集领域中,使用的最多的是压电陶瓷。由于陶瓷固有的脆性和附加质量块的载荷较大,压电陶瓷在处理和粘结过程中容易被破坏,且在弯曲工作面等环境下的适应性较差。这些因素限制了其在柔性或轻质结构中的应用[5]

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