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摩擦电-压电复合材料能量采集装置研究

日常生活中存在着大量零件与零件间的摩擦运动，诸如人的行走、机械设备的运转等，许多能量在这些过程中以热量的形式损耗。因次，高性能、工作温度范围宽且经济性好的能量采集装置拥有很好的市场和研究前景。本研究提出了一种无铅、高效的柔性摩擦电-压电复合材料，该研究利用0-3型铁酸铋-钛酸钡（BF-BT Ceramic Particles）-聚合物复合材料，使其在作为压电材料的同时，兼作摩擦电采集装置的其中一个极板，形成压电-摩擦电复合能量采集装置（P-TEH）。当人或其他带负电荷的物体与能量采集装置发生接触时，装置将在摩擦电和正压电效应的作用下，输出电压。根据实验结果，所提出的能量采集装置能理论功率密度可达4.1 mW cm^-3。该研究表明摩擦电与压电复合材料结合能显著提高能量采集的效率。另外，所提出的柔性摩擦电-压电复合材料在200℃仍能保持90%以上的性能，展现出该材料在宽温度范围内广泛的应用前景。