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纳米发电机作为一种新型绿色能源具有很大的发展潜力,其自驱动的优势可以促进植入式医学的发展,同时还可以应用于风力发电,提高生活品质。能源供给是植入式医疗器件应用的关键,现有电池供电会因电能耗尽使病人面临再次手术的风险。生物相容性摩擦纳米发电机(BCTENG)的发展为该问题的解决提供了新方法。近年来,通过选择生物相容性材料和对极板表面进行微观结构设计,使BCTENG获得了良好的输出性能。如何进一步优化纳米发电机(NG)的材料和结构来提高其输出效率、增加应用价值是亟待解决的问题。为此本文针对植入式纳米发电机提出了用乙基纤维素(EC)和317L医用不锈钢(317L SS)做极板,分别用ICP蚀刻和光刻法对两极板进行微加工制备摩擦纳米发电机(TENG),并测试了经模拟体液浸泡后的输出变化。通过对极板复合薄膜的研究,控制了发电机极板的降解速率、提高了韧性。本文探索了一些简单、廉价的增大表面摩擦的方法,如激光加工法和热压溶解法。针对当前的环境和发电机的应用问题,提出以乙基纤维素和聚乙烯为摩擦材料制备风力纳米发电机。结果如下:1.将317L医用不锈钢、乙基纤维素(EC)作为摩擦材料制备生物相容性TENG。通过光刻技术和ICP蚀刻技术在不锈钢、乙基纤维素表面设计微纳阵列结构以增强摩擦层的摩擦效率。自行研制了一种动摩擦因数的测试装置,结果证明,表面微观处理后的发电机的性能得到显著提升,电压和电流可以分别达到245 V和50μA,可以驱动18个发光二极管发光。317L SS-EC TENG经模拟体液长时间浸泡后,完全干燥的情况下输出效率基本保持稳定;在潮湿状态下,由于离子在电势场的作用下发生移动,会大幅度提高TENG的输出效率,短路电流最高可达145μA。2.乙基纤维素降解较快,韧性较差;聚乳酸不仅具有优良的力学性能,而且可以降低降解速率。为满足医用的降解速率及力学性能,将乙基纤维素和聚乳酸做成复合薄膜。当聚乳酸的质量分数Wt(P L A)为40%~50%时,力学性能较佳。复合薄膜的亲水性和降解速度会随着乙基纤维素质量分数Wt(E C)的增加而增加。为获得较低的降解速率及良好的拉伸性能,选择Wt(P L A)的范围在33%~41%之间。结果证明,当Wt(PLA)为35%时纳米发电机有最好的输出效率。通过热压溶解法对复合膜表面进行微加工可以得到纳米级的孔隙,采用激光加工法处理不锈钢表面既可以得到10μm左右的凸起,又可以产生纳米级的毛化现象,并且热压溶解法和激光加工都具有耗时短、廉价易操作、成功率高的特点。3.用乙基纤维素和聚乙烯为摩擦材料制备风力纳米发电机。风车结构的纳米发电机具有良好的输出效率,制备的最佳发电机的开路电压200 V,短路电流65μA,能驱使50个发光二极管发光,将其制备成日行灯,有良好的商业价值。