本書在著者課題組四年的工作基礎(chǔ)上, 詳細(xì)介紹了柔性磁電材料體系的設(shè)計(jì)原理、加工手段以及在自供能感知和能源俘獲領(lǐng)域的應(yīng)用。利用現(xiàn)代制造技術(shù), 我們可以很方便地成形柔性磁電器件, 可應(yīng)用于自供能傳感器、能源轉(zhuǎn)換器件以及自感知軟體機(jī)器人等領(lǐng)域。
第1章緒論/1
1.1引言/1
1.2機(jī)電轉(zhuǎn)換自供能傳感器分類與存在的問題/2
1.2.1基于壓電效應(yīng)的自供能傳感器/2
1.2.2基于摩擦電效應(yīng)的自供能傳感器/4
1.2.3基于電磁感應(yīng)效應(yīng)的自供能傳感器/6
1.2.4機(jī)電轉(zhuǎn)換自供能傳感器存在的問題/8
1.3柔性磁電材料體系的設(shè)計(jì)原理及分類/9
1.4柔性磁電材料體系的研究進(jìn)展/12
1.5柔性磁電材料體系面臨的挑戰(zhàn)/17
第2章柔性磁電材料體系 Ansys Maxwell數(shù)值仿真分析/18
2.1引言/18
2.2磁粉/聚合物復(fù)合材料體系有限元等效模型的建立/19
2.3有限元仿真等效模型的驗(yàn)證/28
2.3.1準(zhǔn)確性驗(yàn)證/28
2.3.2形狀適用性驗(yàn)證/31
2.4有限元仿真等效模型對磁電傳感器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)/33
2.4.1磁性顆粒粒徑對輸出電壓的影響/33
2.4.2磁性顆粒粒子數(shù)對輸出電壓的影響/36
2.4.3磁性單元和導(dǎo)電單元之間的距離對輸出電壓的影響/39
2.5磁粉/聚合物復(fù)合體系的仿真模擬規(guī)律小結(jié)/40
第3章基于磁材料形變的磁電復(fù)合塊體/41
3.1磁電軟復(fù)合塊體傳感器的設(shè)計(jì)與制備/41
3.2實(shí)驗(yàn)測試儀器與方法/42
3.3磁電軟復(fù)合塊體傳感器的形貌結(jié)構(gòu)表征/43
3.4磁電軟復(fù)合塊體傳感器的力電轉(zhuǎn)換機(jī)理/45
3.5材料與器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/48
3.6磁電軟復(fù)合塊體傳感器的自供能傳感性能/52
3.7磁電軟復(fù)合塊體傳感器陣列/53
3.8磁電軟復(fù)合塊體傳感器在智能停車監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用/55
柔性磁電材料體系：自供能感知與能源俘獲目錄第4章基于磁材料形變的磁電復(fù)合仿默克爾小體/57
4.1磁電復(fù)合仿默克爾小體傳感器的設(shè)計(jì)與制備/57
4.2實(shí)驗(yàn)測試儀器與方法/58
4.3磁電復(fù)合仿默克爾小體傳感器的數(shù)值仿真建模/58
4.4磁電復(fù)合仿默克爾小體傳感器的形貌結(jié)構(gòu)表征/61
4.5磁電復(fù)合仿默克爾小體傳感器的力電轉(zhuǎn)換機(jī)理/62
4.6材料與器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/65
4.7磁電復(fù)合仿默克爾小體傳感器在機(jī)器人觸覺傳感上的應(yīng)用/69
第5章基于導(dǎo)電材料形變的液態(tài)金屬基柔性磁電薄膜/72
5.1GLMA基柔性磁電薄膜的設(shè)計(jì)與制備/72
5.2實(shí)驗(yàn)測試儀器與方法/73
5.3GLMA基柔性磁電薄膜的形貌結(jié)構(gòu)表征/73
5.4GLMA基柔性磁電薄膜的力電轉(zhuǎn)換機(jī)理/75
5.5材料與器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/79
5.6GLMA基柔性磁電薄膜的應(yīng)力感知性能/83
5.7圖案化GLMA基柔性磁電薄膜傳感器/85
5.8GLMA基柔性磁電薄膜在可穿戴感知上的應(yīng)用/87
第6章基于導(dǎo)電材料形變的全柔性碳纖維織物基磁電體系/88
6.1碳纖維織物基磁電傳感器件的設(shè)計(jì)與制備/88
6.2碳纖維織物與軟磁復(fù)合物的形貌結(jié)構(gòu)表征/91
6.3碳纖維織物基磁電傳感器件的力電轉(zhuǎn)換性能及其機(jī)理/93
6.4軟磁復(fù)合物和碳纖維織物的參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/96
6.4.1軟磁復(fù)合物的磁含量對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/96
6.4.2軟磁復(fù)合物的內(nèi)徑對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/97
6.4.3碳纖維織物的厚度對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/99
6.4.4碳纖維織物基磁電傳感器的組裝方式對力電轉(zhuǎn)換
性能的影響/100
6.5全柔性碳纖維織物基磁電體系的高化學(xué)穩(wěn)定性/101
6.5.1碳纖維織物基磁電傳感器件在酸性環(huán)境下的穩(wěn)定性/101
6.5.2碳纖維織物基磁電傳感器件在堿性環(huán)境下的穩(wěn)定性/101
6.6碳纖維織物基磁電傳感器件在軟體機(jī)器人上的應(yīng)用/103
6.6.1碳纖維織物基全柔性軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)/103
6.6.2碳纖維織物基全柔性軟體機(jī)器人的充磁方式/104
6.6.3碳纖維織物基全柔性軟體機(jī)器人的運(yùn)動模式/104
6.6.4碳纖維織物基全柔性軟體機(jī)器人的感知和識別功能/105
6.6.5碳纖維織物基全柔性軟體機(jī)器人的感知識別運(yùn)動
一體化能力/105
6.6.6碳纖維織物基全柔性軟體機(jī)器人在水下酸性和堿性
環(huán)境中的應(yīng)用/107
第7章基于磁電材料相對距離變化的超疏水磁電體系/108
7.1超疏水液滴磁電發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、制備與標(biāo)準(zhǔn)/108
7.2超疏水液滴磁電發(fā)電機(jī)的形貌結(jié)構(gòu)表征/109
7.3超疏水液滴磁電發(fā)電機(jī)的力電轉(zhuǎn)換機(jī)理/113
7.4材料與器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/116
7.5超疏水液滴磁電發(fā)電機(jī)收集水滴的重力勢能和集水應(yīng)用/118
第8章基于磁電材料相對距離變化的柔性磁電織物體系/121
8.1磁性織物的織造與磁化/122
8.1.1磁性紗線的大規(guī)模制備/122
8.1.2磁性織物的織造過程/122
8.1.3磁性織物的磁化過程/122
8.2磁性織物的分析表征/124
8.2.1磁性織物的紡織性能測試/124
8.2.2磁性織物的磁性測試/126
8.3磁性織物的力電轉(zhuǎn)換性能測試/127
8.3.1磁性織物的力電轉(zhuǎn)換性能測試平臺的搭建/127
8.3.2不同參數(shù)對柔性磁電式織物發(fā)電體系電學(xué)性能的影響/127
8.4利用磁性織物制備磁電式發(fā)電衣物/131
8.4.1磁電式發(fā)電衣的縫制過程/131
8.4.2發(fā)電衣的電學(xué)性能/132
8.4.3發(fā)電衣的仿真模擬/132
8.5磁電式發(fā)電衣為可穿戴電子設(shè)備供能/135
8.5.1磁電式發(fā)電衣為小型用電器供電/135
8.5.2磁電式發(fā)電衣為超級電容充電/136
8.5.3磁電式發(fā)電衣和超級電容為對講機(jī)供電/137
8.5.4磁電式發(fā)電衣和超級電容為智能手環(huán)充電/137
第9章基于外力驅(qū)動磁流體移動的仿鯊魚皮水下超疏油磁電體系/139
9.1水下超疏油磁電俘能器件的設(shè)計(jì)、制備與表征/140
9.2仿鯊魚皮3D打印樣品的形貌結(jié)構(gòu)表征/142
9.3樣品表面對磁流體黏附性的表征/144
9.4仿鯊魚皮表面的結(jié)構(gòu)參數(shù)對水下超疏油和減阻性能的影響/146
9.4.1鱗片上相鄰肋條之間的距離對水下超疏油和減阻
性能的影響/147
9.4.2鱗片間的垂直(y軸)分布距離對水下超疏油和減阻
性能的影響/147
9.4.3鱗片的傾斜角度對水下超疏油和減阻性能的影響/150
9.5水下超疏油磁電俘能器件的力電轉(zhuǎn)換性能及其機(jī)理/153
9.5.1水下超疏油磁電俘能器件的力電轉(zhuǎn)換性能/153
9.5.2水下超疏油磁電俘能器件的力電轉(zhuǎn)換機(jī)理/155
9.6磁電俘能器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/158
9.7水下超疏油磁電俘能器件在收集滑動機(jī)械能上的應(yīng)用/160
第10章基于磁流體的仿荷葉超疏水磁電體系/163
10.1仿荷葉超疏水磁流體發(fā)電機(jī)的制備與仿真建模/163
10.2仿荷葉超疏水磁流體發(fā)電機(jī)的形貌結(jié)構(gòu)表征/165
10.3仿荷葉超疏水磁流體發(fā)電機(jī)的力電轉(zhuǎn)換機(jī)理/166
10.4材料與器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)對力電轉(zhuǎn)換性能的影響/171
10.5仿荷葉超疏水磁流體發(fā)電機(jī)用于收集波浪能/177
參考文獻(xiàn)/179
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