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介电弹性体复合材料的机电性能如何影响其能量收集性能?
Composites Science and Technology ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-07-19 , DOI: 10.1016/j.compscitech.2022.109639 Wenju Wu , Yingjie Jiang , Meilin Zhong , Suting Liu , Bing Yu , Nanying Ning , Ming Tian , Liqun Zhang
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更新日期:2022-07-19
Composites Science and Technology ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-07-19 , DOI: 10.1016/j.compscitech.2022.109639 Wenju Wu , Yingjie Jiang , Meilin Zhong , Suting Liu , Bing Yu , Nanying Ning , Ming Tian , Liqun Zhang
介电弹性体发电机 (DEG) 可以通过将自然运动中的机械能转化为电能来获取能量。尽管有许多研究通过设计介电弹性体(DE)材料来提高DEG的能量收集性能,但DE材料的介电常数(ε)和弹性模量(Y)等机电性能如何影响其能量收集性能?还不清楚。在本研究中,我们有目的地设计并制备了两组基于溴化异丁烯异戊二烯橡胶(BIIR)的DE材料,一组ε几乎相同但Y不同,另一组Y几乎相同但ε不同。. 并首次揭示了单一机电特性(ε或Y )对DEG在锥形拉伸模式下能量收集性能的影响。在单个能量产生循环中,产生的能量和能量密度基本上与Y 无关,但有趣的是,它们随着ε的增加而急剧增加。在高锥拉伸位移的前提下,具有较高ε和较低Y的 DE 具有较高的机电转换效率。实际发电量随ε增加的“放大效应”考虑电荷泄漏的存在、转移电容的引入、DE薄膜的不均匀拉伸等因素进行定量分析。该研究为设计和优化具有高能量收集性能的DE材料提供了指导。
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