柔性磁电材料体系 自供能感知与能源俘获PDF电子书下载

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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 机电转换自供能传感器分类与存在的问题 2

1.2.1 基于压电效应的自供能传感器 2

1.2.2 基于摩擦电效应的自供能传感器 4

1.2.3 基于电磁感应效应的自供能传感器 6

1.2.4 机电转换自供能传感器存在的问题 8

1.3 柔性磁电材料体系的设计原理及分类 9

1.4 柔性磁电材料体系的研究进展 12

1.5 柔性磁电材料体系面临的挑战 17

第2章 柔性磁电材料体系Ansys Maxwell数值仿真分析 18

2.1 引言 18

2.2 磁粉／聚合物复合材料体系有限元等效模型的建立 19

2.3 有限元仿真等效模型的验证 28

2.3.1 准确性验证 28

2.3.2 形状适用性验证 31

2.4 有限元仿真等效模型对磁电传感器参数的优化设计 33

2.4.1 磁性颗粒粒径对输出电压的影响 33

2.4.2 磁性颗粒粒子数对输出电压的影响 36

2.4.3 磁性单元和导电单元之间的距离对输出电压的影响 39

2.5 磁粉／聚合物复合体系的仿真模拟规律小结 40

第3章 基于磁材料形变的磁电复合块体 41

3.1 磁电软复合块体传感器的设计与制备 41

3.2 实验测试仪器与方法 42

3.3 磁电软复合块体传感器的形貌结构表征 43

3.4 磁电软复合块体传感器的力-电转换机理 45

3.5 材料与器件的结构参数对力-电转换性能的影响 48

3.6 磁电软复合块体传感器的自供能传感性能 52

3.7 磁电软复合块体传感器阵列 53

3.8 磁电软复合块体传感器在智能停车监控系统上的应用 55

第4章 基于磁材料形变的磁电复合仿默克尔小体 57

4.1 磁电复合仿默克尔小体传感器的设计与制备 57

4.2 实验测试仪器与方法 58

4.3 磁电复合仿默克尔小体传感器的数值仿真建模 58

4.4 磁电复合仿默克尔小体传感器的形貌结构表征 61

4.5 磁电复合仿默克尔小体传感器的力-电转换机理 62

4.6 材料与器件的结构参数对力-电转换性能的影响 65

4.7 磁电复合仿默克尔小体传感器在机器人触觉传感上的应用 69

第5章 基于导电材料形变的液态金属基柔性磁电薄膜 72

5.1 GLMA基柔性磁电薄膜的设计与制备 72

5.2 实验测试仪器与方法 73

5.3 GLMA基柔性磁电薄膜的形貌结构表征 73

5.4 GLMA基柔性磁电薄膜的力-电转换机理 75

5.5 材料与器件的结构参数对力-电转换性能的影响 79

5.6 GLMA基柔性磁电薄膜的应力感知性能 83

5.7 图案化GLMA基柔性磁电薄膜传感器 85

5.8 GLMA基柔性磁电薄膜在可穿戴感知上的应用 87

第6章 基于导电材料形变的全柔性碳纤维织物基磁电体系 88

6.1 碳纤维织物基磁电传感器件的设计与制备 88

6.2 碳纤维织物与软磁复合物的形貌结构表征 91

6.3 碳纤维织物基磁电传感器件的力-电转换性能及其机理 93

6.4 软磁复合物和碳纤维织物的参数对力-电转换性能的影响 96

6.4.1 软磁复合物的磁含量对力-电转换性能的影响 96

6.4.2 软磁复合物的内径对力-电转换性能的影响 97

6.4.3 碳纤维织物的厚度对力-电转换性能的影响 99

6.4.4 碳纤维织物基磁电传感器的组装方式对力-电转换性能的影响 100

6.5 全柔性碳纤维织物基磁电体系的高化学稳定性 101

6.5.1 碳纤维织物基磁电传感器件在酸性环境下的稳定性 101

6.5.2 碳纤维织物基磁电传感器件在碱性环境下的稳定性 101

6.6 碳纤维织物基磁电传感器件在软体机器人上的应用 103

6.6.1 碳纤维织物基全柔性软体机器人的设计 103

6.6.2 碳纤维织物基全柔性软体机器人的充磁方式 104

6.6.3 碳纤维织物基全柔性软体机器人的运动模式 104

6.6.4 碳纤维织物基全柔性软体机器人的感知和识别功能 105

6.6.5 碳纤维织物基全柔性软体机器人的感知-识别-运动一体化能力 105

6.6.6 碳纤维织物基全柔性软体机器人在水下酸性和碱性环境中的应用 107

第7章 基于磁电材料相对距离变化的超疏水磁电体系 108

7.1 超疏水液滴磁电发电机的设计、制备与标准 108

7.2 超疏水液滴磁电发电机的形貌结构表征 109

7.3 超疏水液滴磁电发电机的力-电转换机理 113

7.4 材料与器件的结构参数对力-电转换性能的影响 116

7.5 超疏水液滴磁电发电机收集水滴的重力势能和集水应用 118

第8章 基于磁电材料相对距离变化的柔性磁电织物体系 121

8.1 磁性织物的织造与磁化 122

8.1.1 磁性纱线的大规模制备 122

8.1.2 磁性织物的织造过程 122

8.1.3 磁性织物的磁化过程 122

8.2 磁性织物的分析表征 124

8.2.1 磁性织物的纺织性能测试 124

8.2.2 磁性织物的磁性测试 126

8.3 磁性织物的力-电转换性能测试 127

8.3.1 磁性织物的力-电转换性能测试平台的搭建 127

8.3.2 不同参数对柔性磁电式织物发电体系电学性能的影响 127

8.4 利用磁性织物制备磁电式发电衣物 131

8.4.1 磁电式发电衣的缝制过程 131

8.4.2 发电衣的电学性能 132

8.4.3 发电衣的仿真模拟 132

8.5 磁电式发电衣为可穿戴电子设备供能 135

8.5.1 磁电式发电衣为小型用电器供电 135

8.5.2 磁电式发电衣为超级电容充电 136

8.5.3 磁电式发电衣和超级电容为对讲机供电 137

8.5.4 磁电式发电衣和超级电容为智能手环充电 137

第9章 基于外力驱动磁流体移动的仿鲨鱼皮水下超疏油磁电体系 139

9.1 水下超疏油磁电俘能器件的设计、制备与表征 140

9.2 仿鲨鱼皮3D打印样品的形貌结构表征 142

9.3 样品表面对磁流体黏附性的表征 144

9.4 仿鲨鱼皮表面的结构参数对水下超疏油和减阻性能的影响 146

9.4.1 鳞片上相邻肋条之间的距离对水下超疏油和减阻性能的影响 147

9.4.2 鳞片间的垂直（y轴）分布距离对水下超疏油和减阻性能的影响 147

9.4.3 鳞片的倾斜角度对水下超疏油和减阻性能的影响 150

9.5 水下超疏油磁电俘能器件的力-电转换性能及其机理 153

9.5.1 水下超疏油磁电俘能器件的力-电转换性能 153

9.5.2 水下超疏油磁电俘能器件的力-电转换机理 155

9.6 磁电俘能器件的结构参数对力-电转换性能的影响 158

9.7 水下超疏油磁电俘能器件在收集滑动机械能上的应用 160

第10章 基于磁流体的仿荷叶超疏水磁电体系 163

10.1 仿荷叶超疏水磁流体发电机的制备与仿真建模 163

10.2 仿荷叶超疏水磁流体发电机的形貌结构表征 165

10.3 仿荷叶超疏水磁流体发电机的力电转换机理 166

10.4 材料与器件的结构参数对力-电转换性能的影响 171

10.5 仿荷叶超疏水磁流体发电机用于收集波浪能 177

参考文献 179

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