Ανάπτυξη τριβοηλεκτρικών νανογεννητριών με σκοπό τη συγκομιδή ενέργειας από μηχανικές κινήσεις

Διπλωματική Εργασία uoadl:2876550 27 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Τεχνολογίας Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2019-06-21
Έτος εκπόνησης:
2019
Συγγραφέας:
ΓΙΑΝΝΟΥΛΗ ΚΑΤΕΡΙΝΑ
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Χρήστος Τσάμης Διευθυντής Ερευνών ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος
Πρωτότυπος Τίτλος:
Ανάπτυξη τριβοηλεκτρικών νανογεννητριών με σκοπό τη συγκομιδή ενέργειας από μηχανικές κινήσεις
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Ανάπτυξη τριβοηλεκτρικών νανογεννητριών με σκοπό τη συγκομιδή ενέργειας από μηχανικές κινήσεις
Περίληψη:
Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η κατασκευή και ο χαρακτηρισμός τριβογεννητριών με χρήση διηλεκτρικών υλικών υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς (high-k) για τη συλλογή ενέργειας από μηχανικές κινήσεις του περιβάλλοντος. Η συγκομιδή ενέργειας από μικρής κλίμακας μηχανικές κινήσεις και η μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδότηση των αυτόνομων ηλεκτρονικών συστημάτων αποτελεί ερευνητικό πεδίο που μελετάται σε παγκόσμιο επίπεδο. Η αρχή λειτουργίας των τριβογεννητριών που μελετήθηκαν σε αυτήν την εργασία στηρίζεται στην αξιοποίηση του τριβοηλεκτρικού φαινομένου που εμφανίζεται κατά την τριβή μεταξύ δύο διαφορετικών επιφανειών.
Το τριβόμενο ζεύγος των επιφανείων της τριβογεννήτριας σε αυτήν την διπλωματική διαμορφώθηκαν πάνω σε δισκία πυριτίου. Με την μέθοδο εναπόθεσης ατομικού στρώματος (ALD) έγινε επόθεση διηλεκτρικών υλικών υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς για διαφορετικά πάχη ατομικών στρωμάτων. Τα διηλεκτρικά υλικά που μελετήθηκαν ήταν το οξείδιο του Αλουμινίου Al2O3, το οξείδιο του χαφνίου HfO2, το οξείδιο του τανταλίου Ta2O5 και το οξείδιο του ζιρκονίου ZrO2. Η μελέτη της τραχύτητας των επιφανειών που δημιουργήθηκαν, μελετήθηκαν με το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης AFM ώστε να αναλυθεί η συγκεκριμένη τοπογραφία κάθε δείγματος.
Στη συνέχεια έγινε ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός κάθε εναποτιθέντος υλικού με δύο από τους βασικούς τρόπους λειτουργίας των τριβογεννητριών, κάθετη επαφή-απομάκρυνση και πλευρική συρόμενη κίνηση. Επίσης, μελετήθηκε η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας των τριβογεννητριών σε εξωτερικό πυκνωτή με τη χρήση κυκλώματος τετραπλασιαστή. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων κατέδειξαν διαφορετική συμπεριφορά για κάθε ένα από τα χρησιμοποιούμενα οξείδια. Από την ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων φαίνεται πως το τριβοηλεκτρικό φαινόμενο επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως το είδος του διηλεκτρικού το πάχος του εναποτιθέμενου υμενίου, την τραχύτητα των τριβόμενων επιφανειών. Η συνθετότητα του τριβοηλεκτρικού φαινομένου που δεν έχει επιτρέψει ακόμα την πλήρη εξήγηση του μηχανισμού λειτουργίας του απαιτεί προσεχτικό σχεδιασμό των τριβογεννητριών και κυρίως έλεγχο της επιφανειακής τράχυτητας που φαίνεται να έχει την μεγαλύτερη επίδραση στην τελική απόδοση της.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
Συλλογή ενέργειας, Τριβογεννήτρια, τριβοηλεκτρικό φαινόμενο, υλικά υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς, μικροσκόπιο ατομικής δύναμης AFM
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
7
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
94
Αριθμός σελίδων:
88
Kat_Gian_Diplomatiki.pdf (5 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο