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压电陶瓷发电特性及其应用研究

魏双会  
【摘要】: 随着微电子技术、无线电技术的飞速发展,手机、mp3、数码相机、笔记本电脑、商务通等电子产品极大的丰富和方便了人们的生活和工作。但在能量供给领域,依然采取着传统的供能方式,即利用化学能电池作为主要的能量供应装置。虽然化学能电池因其方便的特点被广泛使用,但是其需要经常更换或充电、浪费材料、污染环境、回收困难等问题也日益突出,迫切要求新型供能方式出现。 压电发电装置作为一种新型发电装置,具有非常广阔的应用前景,但是压电发电技术尚处于起步阶段,在理论研究、优化设计、制作工艺等方面有很多问题需要进一步研究。本文的主要目的是研究压电陶瓷的发电特性及相关参数对压电陶瓷发电能力的影响规律,为压电发电装置的性能预测和优化设计提供依据,提高压电发电装置的发电能力使之在某些领域能够替代化学电池为某些电子器件供电。 文中以经典的压电理论为基础,结合最近的研究成果,用一种新的方法构建压电发电装置的理论模型,并通过对比实验数据与模拟数据证明了理论模型的的正确性。运用建立的理论模型,本文研究了压电陶瓷的发电特性,讨论了有关负载、外部激励参数的变化对压电振子发电能力的影响规律;对长度伸缩的发电振子与厚度伸缩的发电振子,电极串联的双压电片悬臂梁与电极并联的双压电片悬臂梁,电极串联的压电叠堆与电极并联的压电叠堆的性能分别进行了比较,分别指出它们的特点和适用场合;设计了并制成了内部设置了新型压电发电装置的压电发电鞋,该发电鞋具有较好的发电能力。


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