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基于激光诱导石墨烯电极的柔性纸基摩擦纳米发电机
1
作者
杨丽
蒋晓琦
《天津工业大学学报》
北大核心
2025年第3期61-71,共11页
为缓解传统能源稀缺带来的压力,同时减少能源开发和消耗过程中对环境的危害,采用激光直写技术,瞬态烧蚀牛皮卡纸,一步制备激光诱导石墨烯(laser induced graphene,LIG)电极,在LIG电极上旋涂硅橡胶(Ecoflex)形成摩擦负电层,制备单电极柔...
为缓解传统能源稀缺带来的压力,同时减少能源开发和消耗过程中对环境的危害,采用激光直写技术,瞬态烧蚀牛皮卡纸,一步制备激光诱导石墨烯(laser induced graphene,LIG)电极,在LIG电极上旋涂硅橡胶(Ecoflex)形成摩擦负电层,制备单电极柔性纸基摩擦纳米发电机(card paper-triboelectric nanogenerator,CP-TENG)。分析扫描速率、激光功率等激光扫描参数和摩擦负电层厚度对于摩擦纳米发电性能的影响规律,确定最佳工艺参数;为进一步提高输出性能,采用折纸结构设计,制备了多单元结构CP-TENG。结果表明:激光扫描速率为15 cm/s、扫描功率为3.6 W、摩擦负电层厚度为0.9 mm时,所制备的单电极CP-TENG实现了高性能输出,在负载频率10 Hz、负载力10 N条件下CP-TENG开路电压峰-峰值可达61.8 V,在负载力提高到16 N时开路电压峰-峰值最高可达97.1 V,负载电阻为18 MΩ时输出功率为47.8μW;单电极CP-TENG能够承受多种弯曲折叠变形且性能稳定,经历1000次折叠后其LIG方阻仅从初始的16Ω/sq微增至18Ω/sq,依然具有良好的输出性能;多单元结构CP-TENG的输出性能进一步提升,当摩擦单元数量从1个递增至6个时,开路电压峰-峰值由41 V提升至188 V;与编织结构相比,啮合结构的多单元CP-TENG输出性能更好,开路电压最高可达389 V;将单电极CP-TENG贴附于人体关节部位,可实现人体关节位姿的自供能监测力。
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关键词
纸
基摩擦纳米发电机
激光诱导
石墨
烯
多单元
折
纸
结构
人体关节监测
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职称材料
石墨烯改性的负泊松比功能梯度梁的断裂力学和振动分析
2
作者
何云祥
宋敉淘
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第24期100-107,共8页
为了探究结构损伤对折叠石墨烯改性材料动力学行为的影响,该文利用有限元方法计算了石墨烯折纸(graphene origami, GOri)负泊松比功能梯度梁的裂纹尖端应力强度因子。结合旋转弹簧模型与一阶剪切变形理论,采用Ritz方法和Hamilton原理,...
为了探究结构损伤对折叠石墨烯改性材料动力学行为的影响,该文利用有限元方法计算了石墨烯折纸(graphene origami, GOri)负泊松比功能梯度梁的裂纹尖端应力强度因子。结合旋转弹簧模型与一阶剪切变形理论,采用Ritz方法和Hamilton原理,推导了梁的自由振动方程,并求解了梁的固有频率。结果显示,由于呈梯度分布,石墨烯折纸的折叠度对裂纹尖端的应力强度因子的影响与裂纹长度相关。同时,当GOri靠近梁表面分布时,梁的基频增加。随着GOri质量分数的增加,梁的基频也增加。例如,当GOri的氢覆盖率为20%时,仅增加0.15%的GOri,梁的基频可提高达到3.9%。然而,随着GOri折叠度的增大,梁的基频却降低。进一步研究发现,改变GOri折叠度、分布梯度和浓度以提高梁的刚度,会同时导致梁的振动行为对裂纹更为敏感。
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关键词
石墨
烯
折
纸
(
gori
)
功能梯度梁
负泊松比
裂纹
固有频率
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职称材料
题名
基于激光诱导石墨烯电极的柔性纸基摩擦纳米发电机
1
作者
杨丽
蒋晓琦
机构
河北工业大学生命科学与健康工程学院
出处
《天津工业大学学报》
北大核心
2025年第3期61-71,共11页
基金
国家自然科学基金面上项目(52475591)。
文摘
为缓解传统能源稀缺带来的压力,同时减少能源开发和消耗过程中对环境的危害,采用激光直写技术,瞬态烧蚀牛皮卡纸,一步制备激光诱导石墨烯(laser induced graphene,LIG)电极,在LIG电极上旋涂硅橡胶(Ecoflex)形成摩擦负电层,制备单电极柔性纸基摩擦纳米发电机(card paper-triboelectric nanogenerator,CP-TENG)。分析扫描速率、激光功率等激光扫描参数和摩擦负电层厚度对于摩擦纳米发电性能的影响规律,确定最佳工艺参数;为进一步提高输出性能,采用折纸结构设计,制备了多单元结构CP-TENG。结果表明:激光扫描速率为15 cm/s、扫描功率为3.6 W、摩擦负电层厚度为0.9 mm时,所制备的单电极CP-TENG实现了高性能输出,在负载频率10 Hz、负载力10 N条件下CP-TENG开路电压峰-峰值可达61.8 V,在负载力提高到16 N时开路电压峰-峰值最高可达97.1 V,负载电阻为18 MΩ时输出功率为47.8μW;单电极CP-TENG能够承受多种弯曲折叠变形且性能稳定,经历1000次折叠后其LIG方阻仅从初始的16Ω/sq微增至18Ω/sq,依然具有良好的输出性能;多单元结构CP-TENG的输出性能进一步提升,当摩擦单元数量从1个递增至6个时,开路电压峰-峰值由41 V提升至188 V;与编织结构相比,啮合结构的多单元CP-TENG输出性能更好,开路电压最高可达389 V;将单电极CP-TENG贴附于人体关节部位,可实现人体关节位姿的自供能监测力。
关键词
纸
基摩擦纳米发电机
激光诱导
石墨
烯
多单元
折
纸
结构
人体关节监测
Keywords
paper-based triboelectric nanogenerator
laser-induced graphene
multi-unit origami structure
human joint monitoring
分类号
TM910 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
石墨烯改性的负泊松比功能梯度梁的断裂力学和振动分析
2
作者
何云祥
宋敉淘
机构
江苏大学土木工程与力学学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第24期100-107,共8页
基金
江苏省自然科学基金(BK20201414)。
文摘
为了探究结构损伤对折叠石墨烯改性材料动力学行为的影响,该文利用有限元方法计算了石墨烯折纸(graphene origami, GOri)负泊松比功能梯度梁的裂纹尖端应力强度因子。结合旋转弹簧模型与一阶剪切变形理论,采用Ritz方法和Hamilton原理,推导了梁的自由振动方程,并求解了梁的固有频率。结果显示,由于呈梯度分布,石墨烯折纸的折叠度对裂纹尖端的应力强度因子的影响与裂纹长度相关。同时,当GOri靠近梁表面分布时,梁的基频增加。随着GOri质量分数的增加,梁的基频也增加。例如,当GOri的氢覆盖率为20%时,仅增加0.15%的GOri,梁的基频可提高达到3.9%。然而,随着GOri折叠度的增大,梁的基频却降低。进一步研究发现,改变GOri折叠度、分布梯度和浓度以提高梁的刚度,会同时导致梁的振动行为对裂纹更为敏感。
关键词
石墨
烯
折
纸
(
gori
)
功能梯度梁
负泊松比
裂纹
固有频率
Keywords
graphene origami(
gori
)
functionally graded beam
negative Poisson's ratio
crack
natural frequency
分类号
O327 [理学—一般力学与力学基础]
TB333 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于激光诱导石墨烯电极的柔性纸基摩擦纳米发电机
杨丽
蒋晓琦
《天津工业大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
石墨烯改性的负泊松比功能梯度梁的断裂力学和振动分析
何云祥
宋敉淘
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
已选择
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