基于复合材料的能量采集-极化能量的优化

bb20920d · 发表于 2022-5-5 16:22:10

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雅宝题库解析：
能量采集因其可以通过采集系统周围的热能、机械能或射频能来给系统供电，其应用日益广泛。电致伸缩复合材料（如聚氨酯）韧性佳、成本低且易于加工，今年来成为能量采集过程中的热门材料。但是这种材料只有当被电压极化后才能表现电活性，也就是在采集能量之前需要首先给它供给能量。本文希望通过改变极化电压来减少供给的能量从而达到提高系统整体采集能量的效率的目的。本文主要针对采集振动能量的情况来分析。首先对该复合材料需要极化能量的原因进行分析，接着对其建模，并以聚氨酯为样本进行具体的理论分析。极化电压最初为恒定电压，经过分析，发现其极化效率不高；接着利用线性变化电压极化复合材料，并发现当线性变化电压斜率变化时，可以获得一个最小的总供给能量，同时，材料模型中不同系数的变化对最小的总供给能量的值和极化效率同时也会有影响。经过实验佐证，可以通过理论计算来预测出一个或一些特定线性变化电压值使得系统需要的总供给能量降低。对于较为复杂的电压极化情况，将其近似分解为一系列线性变化电压，并利用已经得到的结论，来进行理论计算。本文中给出了二次变化电压极化得到的理论结果。理论计算证明，更复杂的电压可以进一步改善极化效率，但是基于实际应用中，复杂电压的难以实现性，线性变化电压因其便利和相对较高的极化效率，是为一个好的选择。

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