(1)合理的材料选择,通过选择电序表中分别位于正*的材料与负*的材料,增加接触时相应的转移电荷量。
(2)材料的表面修饰,增加产生的电荷量,包括通过微纳工艺在材料表面形成微结构,提高接触时的有效接触面积;通过化学方法使得材料表面功能化,改变材料的表面电势;在材料中引入材料,如线,颗粒等,改变材料局部的接触特。
(3)通过离子注入或使用化的压电材料改变材料表面电势。
(4)运用多种发电机的复合结构,如压电/复合发电机,太阳能/复合发电机,电磁/复合发电机等。
压电发电机的工作过程如下:当垂直于基底生长的材料受到一个外力作用时,线发生形变弯曲,材料的晶体结构中阳离子与阴离子产生了相对应的位移,所以弯曲形变会产生应变电场,这种现象为Zn0线的压电效应。被拉伸的外表面会产生正电势,相反的,被压缩的内表面会产生负电势,所以Zn0线的表面会产生电势分布,而线的底端由于接地呈现电中。
目前广泛研究的发电机和微纳自供能系统有以下几种:压电式,电磁式热释电式以及电式。其中压电式发电,电磁式微型发电机,发电机能将机械能转换为电能,而热释电发电机能将温度的变化产生热能转换为电能。
(1)压电发电机
压电发电机是王中林教授小组于2006年提出,它是利用尺寸的纤锌矿压电材料(柱,线,块等)的非对称化结构,将外部环境中施加的机械能转换为电能。
的半导体质,使得它与金属尖部接触时会形成肖特基势垒。对于n型的半导体材料,当金属电接触到负电势区域时,电子从Zn0线表面流向电,而当电接触正电势区域时,则没有电生。对于P型半导体材料,会产生相反的现象。近几年来,压电发电机的能不断改善,它的输出已经能够直接驱动LED及一些小型的电子设备。
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