搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于石墨烯用于微弱能量获取的柔性微结构研究

娄利飞 潘青彪 吴志华

引用本文:
Citation:

基于石墨烯用于微弱能量获取的柔性微结构研究

娄利飞, 潘青彪, 吴志华

A flexible microstructure based on graphene for harvesting weak energy

Lou Li-Fei, Pan Qing-Biao, Wu Zhi-Hua
PDF
导出引用
  • 本文首次提出了一种基于石墨烯用于微弱能量获取的柔性基板/石墨烯/ZnO纳米线/石墨烯的柔性微结构. 首先,从理论上进行了该新结构的设计及其工作原理分析;其次,研究了该结构制备过程中的关键工艺,并设计了该结构的制备流程;最后,成功制备了该结构,并进行了相关测试. 最终测试结果表明该结构能够成功输出数百毫伏的电压. 这些理论和实验上的研究为自驱动微纳系统提供了研究基础,同时也对集成微纳系统的实用化发展具有一定的研究意义.
    A novel microstructure of flexible substrate/graphene/ZnO nanowires/graphene multilayer film for harvesting weak energy is for the first time presented as far as we know in this paper. First, the design of this microstructure and its operational principle is discussed theoretically. Next, we study the key technology in the preparation process of this microstructure and carry out the whole preparation process. Finally, the microstructure is successfully achieved and tested. Results show that the output voltage of the microstructure can be up to several hundreds of millivolt. In a word, the theoretical and experimental research of this microstructure provides a basis for self-powered micro-nano systems, and is significant to the practical development of the integrated micro-nano systems.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:K5051225011)和国家自然科学基金重点项目(批准号:61334003)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Ministry of Education of China (Grant No.K5051225011), and the Key Program of the National Natural Science Foundation of China(Grant No. 61334003).
    [1]
    [2]

    Wang Z L 2006 Physics 35 897 (in Chinese) [王中林 2006 物理 35 897]

    [3]

    Wang Z L (translated by Wang Z L, Qin Y, Hu Y F) 2012 Nanogenerators for self-powered devices and systems (Beijing: Science Press) pp1-7 (in Chinese) [王中林著(王中林, 秦勇, 胡又凡译) 2012自驱动系统中的纳米发电机(北京: 科学出版社)第1–7页]

    [4]
    [5]

    Yu H L, Zhu J Q, Cao W X, Han J C 2013 Acta Phys. Sin. 62 028201 (in Chinese) [于海玲, 朱嘉琦, 曹文鑫, 韩杰才 2013 物理学报 62 028201]

    [6]
    [7]

    Wang W R, Zhou Y X, Li T, Wang Y L, Xie X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 038702 (in Chinese) [王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明 2012 物理学报 61 038702]

    [8]
    [9]
    [10]

    Sun L F, Dong L M, Wu Z F, Fang C 2013 Chin. Phys. B 22 077201

    [11]
    [12]
    [13]
    [14]

    Mason C 2009 B. S. Dissertation (Atlanta: Georgia Institute of Technology)

    [15]

    Kumar B, Lee K Y, Park H K, Chae S J, Lee Y H, Kim S W 2011 ACS Nano 5 4197

    [16]
    [17]

    Park K I, Lee M, Liu Y, Moon S, Hwang G T, Zhu G, Kim J E, Kim S O, Kim D K, Wang Z L, Lee K J 2012 Adv. Mater. 24 2999

    [18]
    [19]
    [20]

    Kathalingam A, Valanarasu S, Senthilkumar V, Rhee J K 2013 Materials Chemistry and Physics 138 262

    [21]

    Wu H Q, Linghu C Y, Lu H M, Qian H 2013 Chin. Phys. B 22 098106

    [22]
    [23]

    Xue S J, Fang L, LongX M, Lu Y, Wu F, Li W J, Zuo J Q, Zhang S F 2014 Chin. Phys. Lett. 31 028501

    [24]
    [25]
    [26]

    Pang Y Y 2011 Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays 26 296 (in Chinese) [庞渊源 2011 液晶与显示 26 296]

    [27]

    Kim K S, Zhao Y, Jang H, Lee S Y, Kim J M, Kim K, Ahn J H, Kim P, Choi J Y, Hong B H 2009 Nature 457 706

    [28]
    [29]
    [30]

    Bae J, Park Y J, Lee M, Cha S N, Choi Y J, Lee C S, Kim J M, Wang Z L 2011 Adv. Mater. XX 1

    [31]
    [32]

    Choi D, Choi M Y, Choi W M, Shin H J, Park H K, Seo J S, Park J, Yoon S M, Chae S J, Lee Y H, Kim S W, Choi J Y, Lee S Y, Kim J M 2010 Adv. Mater 22 2187

    [33]
    [34]

    Chen X B, He Y, Zhang W F 2008 Micronanoelectronic Technology 45 590 (in Chinese) [谌小斑, 贺英, 张文飞 2008 微纳电子技术 45 590]

    [35]

    Qin J M, Tian L F, Zhao D X, Jiang D Y, Cao J M, Ding M, Guo Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 107307 (in Chinese) [秦杰明, 田立飞, 赵东旭, 蒋大勇, 曹建明, 丁梦, 郭振 2011 物理学报 60 107307]

    [36]

    Zhu H W, Xu Z P, Xie D 2011 Graphene: Structure, Preparation and Characterization (Beijing: Tsinghua University Press) pp17-28 (in Chinese) [朱宏伟, 徐志平, 谢丹2011石墨烯: 结构, 制备方法与性能表征(北京: 清华大学出版社)第17–28页]

  • [1]
    [2]

    Wang Z L 2006 Physics 35 897 (in Chinese) [王中林 2006 物理 35 897]

    [3]

    Wang Z L (translated by Wang Z L, Qin Y, Hu Y F) 2012 Nanogenerators for self-powered devices and systems (Beijing: Science Press) pp1-7 (in Chinese) [王中林著(王中林, 秦勇, 胡又凡译) 2012自驱动系统中的纳米发电机(北京: 科学出版社)第1–7页]

    [4]
    [5]

    Yu H L, Zhu J Q, Cao W X, Han J C 2013 Acta Phys. Sin. 62 028201 (in Chinese) [于海玲, 朱嘉琦, 曹文鑫, 韩杰才 2013 物理学报 62 028201]

    [6]
    [7]

    Wang W R, Zhou Y X, Li T, Wang Y L, Xie X M 2012 Acta Phys. Sin. 61 038702 (in Chinese) [王文荣, 周玉修, 李铁, 王跃林, 谢晓明 2012 物理学报 61 038702]

    [8]
    [9]
    [10]

    Sun L F, Dong L M, Wu Z F, Fang C 2013 Chin. Phys. B 22 077201

    [11]
    [12]
    [13]
    [14]

    Mason C 2009 B. S. Dissertation (Atlanta: Georgia Institute of Technology)

    [15]

    Kumar B, Lee K Y, Park H K, Chae S J, Lee Y H, Kim S W 2011 ACS Nano 5 4197

    [16]
    [17]

    Park K I, Lee M, Liu Y, Moon S, Hwang G T, Zhu G, Kim J E, Kim S O, Kim D K, Wang Z L, Lee K J 2012 Adv. Mater. 24 2999

    [18]
    [19]
    [20]

    Kathalingam A, Valanarasu S, Senthilkumar V, Rhee J K 2013 Materials Chemistry and Physics 138 262

    [21]

    Wu H Q, Linghu C Y, Lu H M, Qian H 2013 Chin. Phys. B 22 098106

    [22]
    [23]

    Xue S J, Fang L, LongX M, Lu Y, Wu F, Li W J, Zuo J Q, Zhang S F 2014 Chin. Phys. Lett. 31 028501

    [24]
    [25]
    [26]

    Pang Y Y 2011 Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays 26 296 (in Chinese) [庞渊源 2011 液晶与显示 26 296]

    [27]

    Kim K S, Zhao Y, Jang H, Lee S Y, Kim J M, Kim K, Ahn J H, Kim P, Choi J Y, Hong B H 2009 Nature 457 706

    [28]
    [29]
    [30]

    Bae J, Park Y J, Lee M, Cha S N, Choi Y J, Lee C S, Kim J M, Wang Z L 2011 Adv. Mater. XX 1

    [31]
    [32]

    Choi D, Choi M Y, Choi W M, Shin H J, Park H K, Seo J S, Park J, Yoon S M, Chae S J, Lee Y H, Kim S W, Choi J Y, Lee S Y, Kim J M 2010 Adv. Mater 22 2187

    [33]
    [34]

    Chen X B, He Y, Zhang W F 2008 Micronanoelectronic Technology 45 590 (in Chinese) [谌小斑, 贺英, 张文飞 2008 微纳电子技术 45 590]

    [35]

    Qin J M, Tian L F, Zhao D X, Jiang D Y, Cao J M, Ding M, Guo Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 107307 (in Chinese) [秦杰明, 田立飞, 赵东旭, 蒋大勇, 曹建明, 丁梦, 郭振 2011 物理学报 60 107307]

    [36]

    Zhu H W, Xu Z P, Xie D 2011 Graphene: Structure, Preparation and Characterization (Beijing: Tsinghua University Press) pp17-28 (in Chinese) [朱宏伟, 徐志平, 谢丹2011石墨烯: 结构, 制备方法与性能表征(北京: 清华大学出版社)第17–28页]

  • [1] 张逸飞, 刘媛, 梅家栋, 王军转, 王肖沐, 施毅. 基于纳米金属阵列天线的石墨烯/硅近红外探测器. 物理学报, 2024, 0(0): . doi: 10.7498/aps.73.20231657
    [2] 沈艳丽, 史冰融, 吕浩, 张帅一, 王霞. 基于石墨烯的Au纳米颗粒增强染料随机激光. 物理学报, 2022, 71(3): 034206. doi: 10.7498/aps.71.20211613
    [3] 张福建, 陈悦, 高翔, 刘珍, 张忠强. 楔形铜基底-单层石墨烯覆层表面液滴自驱动研究. 物理学报, 2021, 70(20): 200202. doi: 10.7498/aps.70.20210905
    [4] 董慧莹, 秦晓茹, 薛文瑞, 程鑫, 李宁, 李昌勇. 涂覆石墨烯的非对称椭圆电介质纳米并行线的模式分析. 物理学报, 2020, 69(23): 238102. doi: 10.7498/aps.69.20201041
    [5] 王天会, 李昂, 韩柏. 石墨炔/石墨烯异质结纳米共振隧穿晶体管第一原理研究. 物理学报, 2019, 68(18): 187102. doi: 10.7498/aps.68.20190859
    [6] 程鑫, 薛文瑞, 卫壮志, 董慧莹, 李昌勇. 涂覆石墨烯的椭圆形电介质纳米线光波导的模式特性分析. 物理学报, 2019, 68(5): 058101. doi: 10.7498/aps.68.20182090
    [7] 陈勇, 李瑞. 纳米尺度硼烯与石墨烯的相互作用. 物理学报, 2019, 68(18): 186801. doi: 10.7498/aps.68.20190692
    [8] 张红, 宗奕吾, 杨明成, 赵坤. 自驱动的Janus微球在具有不同障碍物的表面上的运动行为研究. 物理学报, 2019, 68(13): 134702. doi: 10.7498/aps.68.20190711
    [9] 陈浩, 张晓霞, 王鸿, 姬月华. 基于磁激元效应的石墨烯-金属纳米结构近红外吸收研究. 物理学报, 2018, 67(11): 118101. doi: 10.7498/aps.67.20180196
    [10] 白清顺, 沈荣琦, 何欣, 刘顺, 张飞虎, 郭永博. 纳米微结构表面与石墨烯薄膜的界面黏附特性研究. 物理学报, 2018, 67(3): 030201. doi: 10.7498/aps.67.20172153
    [11] 彭艳玲, 薛文瑞, 卫壮志, 李昌勇. 涂覆石墨烯的非对称并行电介质纳米线波导的模式特性分析. 物理学报, 2018, 67(3): 038102. doi: 10.7498/aps.67.20172016
    [12] 卫壮志, 薛文瑞, 彭艳玲, 程鑫, 李昌勇. 基于涂覆石墨烯的三根电介质纳米线的THz波导的模式特性分析. 物理学报, 2018, 67(10): 108101. doi: 10.7498/aps.67.20180036
    [13] 王孜博, 江华, 谢心澄. 多端口石墨烯系统中的非局域电阻. 物理学报, 2017, 66(21): 217201. doi: 10.7498/aps.66.217201
    [14] 顾云风, 吴晓莉, 吴宏章. 三终端非对称夹角石墨烯纳米结的弹道热整流. 物理学报, 2016, 65(24): 248104. doi: 10.7498/aps.65.248104
    [15] 盛世威, 李康, 孔繁敏, 岳庆炀, 庄华伟, 赵佳. 基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元滤波器的研究. 物理学报, 2015, 64(10): 108402. doi: 10.7498/aps.64.108402
    [16] 崔海航, 谭晓君, 张鸿雁, 陈力. 自驱动Janus微球近壁运动特性实验与数值模拟研究. 物理学报, 2015, 64(13): 134705. doi: 10.7498/aps.64.134705
    [17] 张保磊, 王家序, 肖科, 李俊阳. 石墨烯-纳米探针相互作用有限元准静态计算. 物理学报, 2014, 63(15): 154601. doi: 10.7498/aps.63.154601
    [18] 景蔚萱, 王兵, 牛玲玲, 齐含, 蒋庄德, 陈路加, 周帆. ZnO纳米线薄膜的合成参数、表面形貌和接触角关系研究. 物理学报, 2013, 62(21): 218102. doi: 10.7498/aps.62.218102
    [19] 宋志明, 赵东旭, 郭振, 李炳辉, 张振中, 申德振. ZnO纳米线紫外探测器的制备和快速响应性能的研究. 物理学报, 2012, 61(5): 052901. doi: 10.7498/aps.61.052901
    [20] 徐跃杭, 国云川, 吴韵秋, 徐锐敏, 延波. 基于石墨烯谐振沟道晶体管的高频纳米机电系统信号读取研究. 物理学报, 2012, 61(1): 010701. doi: 10.7498/aps.61.010701
计量
  • 文章访问数:  4733
  • PDF下载量:  696
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-02-21
  • 修回日期:  2014-04-08
  • 刊出日期:  2014-08-05

/

返回文章
返回