結合石墨烯之混能式(壓電、靜電)穿戴 形變感測器與智慧型玻璃應用

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：77

、訪客IP：52.14.204.156

姓名

李尚謙(Shan-Chien Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

結合石墨烯之混能式(壓電、靜電)穿戴形變感測器與智慧型玻璃應用
(A Self-Powered Sensor with a hybridization of transparent and Stretchable graphene-piezoelectric-Triboelectric synergetic structures for applications of Smart Window and human motion detection)

相關論文

★ 伺服數控電動壓床壓型參數最佳化以改善碳化鎢超硬合金燒結後品質不良之研究	★ 彈性元件耦合多頻寬壓電獵能器設計、製作與性能測試
★ 無心研磨製程參數優化研究	★ 碳纖維樹脂基複合材料真空輔助轉注成型研究-以縮小比例(1/5)汽車引擎蓋為例
★ 精密熱鍛模擬及模具合理化分析	★ 高頻元件重佈線層銅電鍍製程與光阻裂紋研究
★ 模組化滾針軸承自動組裝設備設計開發與功能驗證	★ 迴轉式壓縮機消音罩吐出口位置對壓縮機低頻噪音影響之研究
★ 雷射焊補運用於壓鑄模具壽命改善研究	★ 晶粒成長行為對於高功率元件可靠度改善的驗證
★ HF-ERW製管製程分析及SCADA 工業4.0運用	★ 結合模流分析與實驗設計實現穩健射出成型與理想成型視窗的預測
★ 精密閥件射出成形製程開發-CAE模擬與開模驗證	★ 內窺鏡施夾器夾爪熱處理斷裂分析與改善驗證
★ 物理蒸鍍多層膜刀具對於玻璃纖維強化塑膠加工磨耗研究	★ 複合式類神經網路預測貨櫃船主機油耗

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本論文利用近場電紡織技術(near-field electrospinning，NFES)，研究壓電奈米纖維，並且製作成奈米發電機(nanogenerator，NG )，主要重點為(1)利用近場電紡織技術大面積排列壓電奈米纖維製造發電機，(2)結合Cu-PTFE靜電發電機(triboelectric generator, TG)，作為高輸出之混能發電機，(3)結合透明石墨烯電極製造全透明之混能發電機。以直寫(Direct -write)方式將壓電高分子材料聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)利用NFES技術與XY精密位移平台將奈微米纖維(nano /micro fibers，NMFs )大面積排列在可撓性基底上製作成壓電奈米發電機，並且進行一系列訊號量測與驗證。為了使發電機更有效率的蒐集機械能，我們結合了靜電發電機成功讓混能式發電機有更高的輸出功率。另外，我們利用石墨烯作為電極，製造出全透明可撓的發電機，較於以往不透明的銅箔電極，全透明式有更好的應用，未來可以利用在智慧型穿戴裝置上做為自供電系統。

摘要(英)

In this thesis, the near-field electrospinning (near-field electrospinning,NFES) technology was used to fabricate piezoelectric nano fibers and making nano-generator (NG). The mainly focused of this research on (1) Using NFES technology fabricated massively piezoelectric nano fibers as NG, (2) Combined Cu-PTFE triboelectric generator (TG) and NG as a hybrid generator, (3) Combined transparent graphene electrode to manufacture transparent hybrid generators. In this research, we demonstrated a polyvinylidene fluoride (PVDF) fibers could function as a suitable choice to act as a human motions sensors. In order to increase the output power, we development a combination of TG and NG as a hybrid device. Furthermore, we used graphene film as piezoelectric generator and triboelectric generator’s electrode to fabricate all transparent hybrid self-power sensor. The device demonstrated highly transparent and well flexible properties and the output voltage/current are measured as 6V/280nA under small mechanical force.

關鍵字(中)

★ 近場電紡織技術
★ 壓電纖維
★ 奈米發電機
★ 靜電發電機
★ 石墨烯
★ 自供電系統

關鍵字(英)

論文目次

目錄
中文摘要(Chinese Abstract) Ⅱ
英文摘要(English Abstract) Ⅲ
致謝 Ⅳ
目錄 V
圖目錄 Ⅶ
第一章　緒論 1
1-1　壓電紡織技術與靜電發電機 1
1-2　透明石墨烯壓電/靜電發電機 2
1-3　論文架構 4
第二章　利用近場電紡織技術大面積排列壓電奈米纖維製造奈米發電機 5
2-1　導論 5
2-2　實驗 5
2-2-1 電紡織溶液 5
2-2-2　電紡織設備架構 6
2-2-3　直寫(direct-write)方式奈米發電機製作 7
2-3 結果與討論 8
第三章　新型混能自供電感應器應用在智慧玻璃和感測人體運動 12
3-1　導論 12
3-2　實驗 12
3-2-1以鍍金PCB機板與奈米纖維製成壓電發電機 12

3-2-2以Cu與PTFE摩擦之靜電發電機 13

3-3結果與討論 13

第四章　結合透明石墨烯電極製造全透明式壓電-靜電發電機 17
4-1導論 17
4-2實驗 17
4-2-1電紡織溶液 17

4-2-2石墨烯製成 18

4-3結果與討論 19
第五章　結論 28
參考文獻 29

參考文獻

[1] G. J. Aubrecht, Energy: Physical, Environmental, and Social Impact 3rd edn.
Pearson Education, London, 2006, Ch. 1, 2–15.
[2] Z. L. Wang, Adv. Mater. 2011, 24, 280–285
[3] J. Paradiso, P. Dutta, H. Gellersen, E. Schooler, IEEE Pervasive Comput. 2005, 4, 18–27.
[4] Z. L. Wang, J. Song, Science 2006, 312, 242–246.
[5] S. P. Beeby, R. N. Torah, M. J. Tudor, P. Glynne-Jones, T. O’Donnell, C. R. Saha, S. Roy, J. Micromech. Microeng. 2007,17, 1257–1265.
[6] R. Yang, Y. Qin, C. Li, G. Zhu, Z. L. Wang, Nano Lett. 2009, 9, 1201.
[7] C. Xu, X. Wang, Z. Lin Wang, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5866.
[8] Y. K. Fuh, P. C. Chen, Z. M. Huang, H. C. Ho, Nano Energy 2015, 11, 671.
[9] C. Chang, V. H. Tran, J. Wang, Y. K. Fuh, L. Lin, Nano Lett. 2010, 10, 726.
[10] M.C. Celina, T.R. Dargaville, P.M. Chaplya, R.L. Clough, Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 2005, 851, 449.
[11] Y. K. Fuh, J. C. Ye, P. C. Chen, Z. M. Huang, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 16101.
[12] C. E. Chang, V. H. Tran, J. B. Wang,; Y. K. Fuh, L. W. Lin, Nano Lett. 2010, 10, 726.
[13] Y. K. Fuh, S. Y. Chen and J. C. Ye, Appl. Phys. Lett., 2013, 103,033114.
[14] S. Sato, K. Yamada, N. Inagaki, Med. Biol. Eng. Comput. 2006, 44, 353.
[15] M. Kanik, M. G. Say, B. Daglar, A. F. Yavuz, M. H. Dolas, M. M. El-Ashry, M. Bayindir, Adv. Mater. 2015, 27, 2367.
[16] T. Huang, C. Wang, H. Yu, H. Wang, Q. Zhang, M. Zhu, Nano Energy 2015.01,038
[17] Z. Li, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2010, 23, 84.
[18] B. U. Hwang, J. H. Lee, T. Q. Trung, E. Roh, D. I. Kim, S. W. Kim, N. E. Lee, ACS Nano, 2015, 9, 9.
[19] Q. Liang, X. Yan, Y. Gu, K. Zhang, M. Liang, S. Lu, X. Zheng, Y. Zhang, Sci. Rep. 2015, 5, 9080
[20] J. H. Lee, K. Y. Lee, M. K. Gupta, T. Y. Kim, D. Y. Lee, J. Oh, C. Ryu, W. J. Yoo, C. Y. Kang, S. J. Yoon, J. B. Yoo, S. W. Kim, Adv. Mater. 2014, 26, 765.
[21] Y. Zi, L. Lin, J. Wang, S. Wang, J. Chen, X. Fan, P. K. Yang, F. Yi, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 2340.
[22] A. V. Rozhkov , G. Giavaras , Y. P. Bliokh , V. Freilikher , F. Nori , Phys. Rep. 2011 , 503 , 77 .
[23] V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S. I. Khondaker, S. Seal, Prog. Mater. Sci. 2011, 56, 1178.
[24] A. A. Balandin , S. Ghosh , W. Bao , I. Calizo , D. Teweldebrhan , F. Miao , C. N. Lau , Nano Lett. 2008, 8, 902.
[25] J. O. Hwang , J. S. Park , D. S. Choi , J. Y. Kim , S. H. Lee , K. E. Lee , Y. H. Kim , M. H. Song , S. Yoo , S. O. Kim , ACS Nano 2012 , 6 , 159.
[26] K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, B. H. Hong, Nature 2009, 457, 706-710.
[27] G. Eda, G. Fanchini, M. Chhowalla, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 270–274.
[28] X. Wang, L. Zhi, K. Müllen, Nano Lett. 2008, 8, 323–327.
[29] X. Li, W. Cai, J. An, S. Kim, J. Nah, D. Yang, R. Piner, A. Velamakanni, I. Jung, E. Tutuc, S. K. Banerjee, L. Colombo, R. S. Ruoff, Science, 2009, 324, 1312–1314
[30] D. Choi, M. Y. Choi, W. M. Choi, H. J. Shin, H. K. Park, J. S. Seo, J. Park, S. M. Yoon, S. J. Chae, Y. H. Lee, S. W. Kim, J. Y. Choi, S. Y. Lee, J. M. Kim, Adv. Mater. 2010, 22, 2187.

指導教授

傅尹坤

審核日期

2016-7-11

推文