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滑动式摩擦纳米发电机耦合模型研究

摘 要: 摩擦纳米发电机（Triboelectric nanogenerator，简称TENG）是一种全新的绿色能源供给技术，具备良好的机械能收集潜力，可为物联网发展中的微能量供应问题提供有效的解决方案。水平滑动式TENG结构有利于更大程度地收集环境中的机械能，输出性能高，但是易磨损。在现有理论模型研究中，滑动式TENG运动形式单一，仅存在一个自由度，同时关于滑动式TENG电荷分布规律尚需进一步探讨，并且未兼顾能量管理电路（Power management circuit，简称PMC）的作用。针对上述问题，本文提出了平面二自由度滑动式TENG有限元模型，以适应多运动方向的机械能收集过程，同时，通过耦合电路场，构建三维TENG与PMC集成的耦合模型。在本研究工作中，将分析与讨论TENG工作过程中电荷分布规律、输出特性及其影响因素，并且利用所建立的耦合模型深入探究摩擦电能转移机理，分析能量在转移过程中的变化规律，进而为后续TENG应用研究提供良好的理论基础。

关键词: 摩擦纳米发电机；电荷分布；能量管理；耦合模型；能量转移