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同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用

發(fā)布日期：2024-11-28 作者: 安泰測(cè)試瀏覽數(shù)：

　　摩擦納米發(fā)電機(jī)作為一種新型的能量轉(zhuǎn)換裝置，具有廣闊的發(fā)展前景

　　能源領(lǐng)域

　　自供電設(shè)備：能夠?qū)h(huán)境中的機(jī)械能，如人體運(yùn)動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、風(fēng)力、水流等轉(zhuǎn)化為電能，為各類低功耗的電子設(shè)備，如可穿戴設(shè)備、傳感器節(jié)點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等提供持續(xù)穩(wěn)定的電源，減少對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)電池的依賴，降低能源消耗和環(huán)境污染。

　　分布式能源收集：可廣泛分布于環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)分散能源的有效收集和利用，如將其集成于建筑物的外立面、橋梁、道路等結(jié)構(gòu)中，收集車輛行駛、行人腳步、風(fēng)力吹拂等產(chǎn)生的機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為電能供建筑物內(nèi)部使用，提高能源利用效率，促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展。

　　與其他能源技術(shù)互補(bǔ)：可以與太陽能、風(fēng)能等可再生能源技術(shù)相結(jié)合，在不同的環(huán)境條件和能源需求場(chǎng)景下，相互補(bǔ)充，形成更加穩(wěn)定、可靠的能源供應(yīng)系統(tǒng)。例如，在夜間或陰雨天，太陽能發(fā)電不足時(shí)，摩擦納米發(fā)電機(jī)可繼續(xù)收集機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，保障能源供應(yīng)的連續(xù)性。

同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用(圖1)

　　傳感器領(lǐng)域

　　自供電傳感器：基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的自供電特性，可研發(fā)出無需外部電源的傳感器，用于監(jiān)測(cè)各種物理量，如壓力、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、溫度等，在工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、醫(yī)療健康等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。例如，將其應(yīng)用于智能鞋墊中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的步態(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息；在航空航天領(lǐng)域，可用于監(jiān)測(cè)飛行器結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和應(yīng)力變化124.

　　高靈敏度傳感器：通過優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，摩擦納米發(fā)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微小機(jī)械能變化的高靈敏度檢測(cè)，可檢測(cè)到微弱的振動(dòng)、聲波等信號(hào)，在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有重要意義。比如，可用于檢測(cè)人體的微弱生理信號(hào)，如心跳、呼吸、脈搏等，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)278.

　　多功能傳感器：利用摩擦納米發(fā)電機(jī)的多種工作模式和耦合效應(yīng)，可開發(fā)出具有多種傳感功能的一體化傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)物理量的同時(shí)測(cè)量和監(jiān)測(cè)，提高傳感器的集成度和功能多樣性，降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。

同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用(圖2)

　　醫(yī)療健康領(lǐng)域

　　可穿戴醫(yī)療設(shè)備：為可穿戴醫(yī)療設(shè)備提供自供電解決方案，如智能手表、智能手環(huán)、智能服裝等，使其能夠長時(shí)間、穩(wěn)定地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和健康管理，提高醫(yī)療服務(wù)的便捷性和效率128.

　　植入式醫(yī)療器件：可開發(fā)出基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的植入式醫(yī)療器件，如心臟起搏器、神經(jīng)刺激器等，利用人體自身的機(jī)械能，如心跳、肌肉運(yùn)動(dòng)等，為這些器件提供電能，避免了傳統(tǒng)電池植入帶來的風(fēng)險(xiǎn)和不便，提高了植入式醫(yī)療器件的安全性和可靠性。

　　疾病診斷與治療：利用摩擦納米發(fā)電機(jī)對(duì)生物電信號(hào)、生物力學(xué)信號(hào)等的高靈敏度檢測(cè)能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的早期診斷和監(jiān)測(cè)。例如，通過檢測(cè)癌細(xì)胞與正常細(xì)胞之間的電學(xué)特性差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥的早期篩查；同時(shí)，可將其與藥物釋放系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的智能治療

同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用(圖3)

　　測(cè)試難度：

　　1.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流小

　　電壓基本在幾伏甚至幾十伏，而電流一般都是uA、nA甚至pA級(jí)別功率在mW甚至uW級(jí)別如何精確的測(cè)試微小電流及功率信號(hào)比較困難，對(duì)測(cè)試儀器精度和穩(wěn)定性要求非常高。

　　2.發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻大，開路電壓測(cè)不準(zhǔn)

　　測(cè)量靈敏度的理論極限取決于在電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲，如需要測(cè)量誤差<1%，測(cè)試系統(tǒng)的阻抗必須是源內(nèi)阻的1000倍左右。選擇合適的儀器是保證準(zhǔn)確測(cè)量微小信號(hào)前提。

　　3.信號(hào)變化快，很難捕獲電壓或者電流峰值

　　由于機(jī)械的拉伸和沖擊碰撞運(yùn)動(dòng)都是在短時(shí)間內(nèi)完成，而評(píng)價(jià)一個(gè)納米發(fā)電機(jī)的性能高低的一個(gè)關(guān)鍵因素是其輸出的峰值電流和峰值電壓，以及峰值功率。

　　需要足夠大的采樣率才能保證峰值點(diǎn)的采集

　　測(cè)試方案：TH2690

　　0.01fA的電流測(cè)量分辨率傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表(DMM)無法達(dá)到TH2690系列飛安表/靜電計(jì)提供了行業(yè)領(lǐng)先的0.01fA電流測(cè)量分辨率及1000PQ電阻測(cè)量，完美實(shí)現(xiàn)了材料測(cè)量，可滿足現(xiàn)在及將來的測(cè)量需求。

　　10,000讀數(shù)/秒的數(shù)據(jù)讀取速率由于傳統(tǒng)儀器的讀取速率相對(duì)緩慢，無法捕獲到快速瞬態(tài)信號(hào)。TH2690系列數(shù)據(jù)讀取速率可達(dá)10,000讀數(shù)/秒，可捕獲到更精細(xì)的被測(cè)器件響應(yīng)。

　　統(tǒng)計(jì)圖顯示TH2690系列可以將測(cè)試結(jié)果在主界面以圖形方式實(shí)時(shí)地顯示，展示被測(cè)件(DUT)的動(dòng)態(tài)特性。圖形分曲線圖和直方圖兩種。

同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用(圖4)

同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用(圖5)

　　通過電腦程控，可在軟件上直觀顯示出曲線圖

同惠TH2690在納米摩擦放電的應(yīng)用(圖6)