心肌细胞驱动的能量收集器及超高压电性纳米纤维研究PDF电子书下载

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第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 振动能量收集技术概述 2

1.3 压电式能量收集器 3

1.3.1 压电式能量收集器的概念 3

1.3.2 压电式能量收集器的研究与应用 4

1.3.3 压电式能量收集在人类生活中的研究与应用 5

1.3.4 生物体内压电式能量收集的研究与应用 6

1.3.5 生物体内机械能能量收集研究前景 7

1.4 压电材料的研究与应用 8

1.4.1 压电材料和压电效应 8

1.4.2 压电体材料的研究与应用 10

1.4.3 压电膜材料的研究与应用 10

1.4.4 压电纤维材料的研究与应用 12

1.5 研究意义 16

1.6 研究内容 17

第2章 心肌细胞的机械收缩机理和协调运动 19

2.1 单个心肌细胞的结构和特性 19

2.1.1 心肌细胞的结构和机械特性 19

2.1.2 心肌细胞的肌丝滑动原理 20

2.1.3 单个心肌细胞的体外收缩运动 21

2.2 心肌细胞的提取和培养 23

2.3 心肌细胞的定向排布与协调运动 25

2.3.1 心肌细胞的单向排布方法 26

2.3.2 心肌细胞的定向排布结果 27

2.3.3 心肌细胞的协调运动结果 28

2.4 本章小结 29

第3章 电纺聚合物纳米纤维的压电特性 31

3.1 压电聚合物纳米纤维 31

3.1.1 压电聚合物 31

3.1.2 压电聚合物纤维 32

3.1.3 PVDF纳米纤维的压电机理 33

3.1.4 PVDF纳米纤维的制备方法——静电纺丝 35

3.2 PVDF纳米纤维的形貌、定向排布和晶相结构 37

3.2.1 PVDF纳米纤维的形貌结构 37

3.2.2 PVDF纳米纤维的定向排布 38

3.2.3 PVDF压电纤维的晶相结构 39

3.3 PVDF纳米纤维的压电特性 40

3.3.1 PFM介绍 40

3.3.2 PVDF纳米纤维的压电响应成像和极化方向 43

3.3.3 PVDF纳米纤维的电畴壁尺寸和极化翻转 46

3.3.4 PVDF纳米纤维的压电常数 47

3.4 本章小结 49

第4章 心肌细胞驱动的压电纳米纤维能量收集器 51

4.1 心肌细胞驱动能量收集器的概念与设计 51

4.2 心肌细胞驱动能量收集器的制备 52

4.3 心肌细胞驱动能量收集器的表征 54

4.3.1 压电纳米纤维排布 55

4.3.2 压电纳米纤维的晶相结构和电压输出 56

4.3.3 器件界面结构 58

4.3.4 细胞培养过程与排布 59

4.3.5 细胞收缩力测试 62

4.3.6 细胞染色后的胞内蛋白结构 64

4.4 心肌细胞驱动能量收集器的性能测试 66

4.4.1 心肌细胞驱动能量收集器的释放 66

4.4.2 心肌细胞驱动能量收集器的测试环境 67

4.4.3 心肌细胞驱动能量收集器的电能输出 67

4.5 本章小结 71

第5章 超高压电性的聚合物纳米纤维 73

5.1 影响PVDF纤维材料压电性的因素 73

5.2 PVDF纤维材料压电特性的提升方法 74

5.2.1 机械拉伸 74

5.2.2 高压极化和静电纺丝 75

5.2.3 微纳米材料复合 76

5.3 PVDF／MWCNT压电纳米纤维 77

5.3.1 PVDF／MWCNT纳米纤维的结构设计 78

5.3.2 PVDF／MWCNT纳米纤维的制备 78

5.3.3 PVDF／MWCNT纳米纤维的形貌和晶相结构表征 79

5.3.4 PVDF／MWCNT纳米纤维的压电性能分析 85

5.4 PVDF／GO纳米纤维 86

5.4.1 PVDF／GO纳米纤维的结构设计 86

5.4.2 PVDF／GO纳米纤维的制备 87

5.4.3 PVDF／GO纳米纤维的结构和性能表征 88

5.4.4 建立PVDF／GO纳米纤维的芯-壳原子结构模型 107

5.4.5 PVDF／GO纳米纤维的芯-壳结构验证 109

5.4.6 PVDF／GO纳米纤维的压电性能评估 110

5.5 本章小结 112

第6章 PVDF／GO压电纳米纤维能量收集器 115

6.1 器件设计和制备 115

6.2 电能输出测试平台 116

6.2.1 测试系统搭建 116

6.2.2 测试系统软件编程 117

6.3 器件测试结果 119

6.4 本章小结 123

第7章 总结与展望 125

7.1 总结 125

7.2 创新点 128

7.3 展望 129

参考文献 131

在学期间发表的学术论文 147

致谢 151

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