Comsol基于摩擦发电原理的自供电运动传感器仿真

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我的qq： 209870384有兴趣的可以加我，交流模型。

        

      之前在NANO有一篇论文，描述了自供电运动传感器仿真，采用了摩擦发电的原理：

摩擦纳米发电机因其制备简单,瞬时功率大,成本低等优势,在环境能量采集和自供电传感器设计方面具有广泛的应用前景.为了激发学生对这一前沿领域的兴趣和科研热情,拓宽学生的知识面,该文设计了基于摩擦发电的高灵敏度自供电加速度传感器.通过选取摩擦静电序列差异较大的摩擦副材料,提高传感器的输出性能.金属质量块置于摩擦副的上表面,通过响应环境振动信号来驱动摩擦层进行接触分离运动,使传感器输出与振动信号振幅对应的电信号.实验结果表明,所研制的传感器无需外界电源供电,其输出灵敏度高达20.4 V/(m·s~(–2)),可广泛用于实验室物品掉落,倾倒,人体摔倒等振动信号检测.相关教学实验提高了学生的科研素养,创新思维和工程实践能力.

其核心材料是FEP（FEP全称为Fluorinated ethylene propylene，翻译为氟化乙烯丙烯共聚物（全氟乙烯丙烯共聚物）），外加正负电极和一层柔性材料（可以是PET也可以是PDMS等等）。在外界下压和分离时输出了较大的电压信号，因此灵敏度较高。

以下采用comsol的静电、力学和动网格模块建模，复现了运动中摩擦发电器件的响应。

如下是脚简化模型对鞋垫的压力和位移展示。

其中在传感器区域，对截面进行摩擦发电分析，压缩PET层并记录电压输出变化。

多周期的运动，可以看到电压输出跟随者波动，与论文实际检测的基本一致。