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近年来,将周围环境各种机械能转化为电能的纳米发电机(NG)相继问世。基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)的纳米发电机(PDMS-Based NGs)虽然已经取得了显著的进展,但是这些器件的输出电流和功率都相对较低,而输出功率不足很可能阻碍它们的实际应用。因此,迫切需要提高纳米发电机的输出电流和功率以满足当前特殊应用领域的需求。本论文通过实验制备了氧化锌(Zn O)纳米管和银(Ag)纳米线,用这两种纳米材料制备了Ag/Zn O/Ag结构的压电纳米发电机,之后我们用这两种纳米材料修饰PDMS膜,设计并制备了不同结构的基于PDMS的摩擦电纳米发电机,实现了纳米发电机输出电流和功率的极大提高,取得了一定的研究进展。主要研究结果如下:①基于Ag/Zn O/Ag结构的压电纳米发电机1)以浓度为30 m M的六水合硝酸锌和六次甲基四胺溶液为原料,采用水热法在镀金硅片上100℃高温生长3 h继而55℃低温刻蚀21 h成功合成了Zn O纳米管阵列,并对其进行了SEM和XRD表征。结果证明此水热法合成Zn O纳米管的内外径分别为为300 nm和500 nm。并对Zn O纳米管的生长机理进行了分析。2)以乙二醇为还原剂,利用多元醇法,向160℃的乙二醇中同时注入Ag NO3和PVP溶液并继续加热搅拌60 min成功合成了Ag纳米线,并对其进行了SEM和XRD表征。通过SEM图像我们看出合成的金属Ag纳米线的直径和长度分别为100nm和50μm。并对Ag纳米线的生长机理进行了分析。3)将合成的Zn O纳米管和Ag纳米线制备成Ag/Zn O/Ag结构的压电纳米发电机,并利用发电机测试系统(激振子、低噪声电流前置放大器和数据采集卡等仪器)对所制备器件的性能进行测试。结果表明,尺寸为2 cm×2 cm的Ag/Zn O/Ag结构纳米发电机的输出电流可以达到450 n A,证实了Zn O纳米管的横向压电性。②基于不同结构的PDMS摩擦纳米发电机1)制备四种(PDMS/PDMS、PDMS/Zn O/PDMS、PDMS/Ag/PDMS和PDMS/Ag/Zn O/PDMS)基于不同结构的PDMS摩擦电纳米发电机。并利用发电机测试系统对所制备器件的性能进行测试,结果表明,尺寸为2 cm×2 cm的四种纳米发电机的输出电流分别可以达到2μA、6.5μA、14μA和23μA。证明PDMS/Ag/Zn O/PDMS层状结构在提高纳米发电机输出电流方面的独特优势。2)对于最佳结构的PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机,研究不同厚度、不同尺寸以及不同测试频率对其输出性能的影响。结果表明,器件的厚度越小尺寸越大,则其输出电流越大,当测试频率为1.7 Hz时的输出电流达到最值。更进一步对PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的开路电压,输出电压、电流和其功率与外加负载的关系进行了测试。测试结果表明,2 cm×2 cm PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的开路电压可以达到350 V,当外加负载为2.02×107欧姆时,其输出功率最大为4.3 m W。3)使用有限元法对PDMS/Ag/PDMS纳米发电机和PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的电位分布进行了模拟,模拟结果显示,PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的电势差比PDMS/Ag/PDMS纳米发电机的电势差大,证明我们实验结果的正确性。