压电-电磁协同换能振动能量高效采集硅基微能源器件基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51675493
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Power supply is the largest barrier for the development of intellectronics system, and vibration energy harvesting is the best solution. The current vibration energy harvesting technology has the low conversion efficiency, the poor resonance frequency and large circuit loss. In this project, a novel collaborative piezoelectric-electromagnetic MEMS-generator for high efficiency scavenging vibration energy has been proposed to enhance the performance of generator. The integration strategy, the device design with good resonance frequency, and the circuit with low power consumption will be mainly investigated. The energy transmission and dissipation mechanism, the resonance frequency of MEMS device in multi-physics field and the interception effect will be illustrated. The goal of this project is to solve the problem induced by low-quality functional material, single conversion method, resonance frequency deviation and circuit loss, and maximize the conversion efficiency of device, which is important to the development of self-power intellectronics system.
能源供给是制约智能电子系统及相关技术发展的关键因素,环境振动能量采集是突破传统电池供电限制的最佳方案。针对振动能量采集普遍存在器件转换效率低、频响特性差和电路寄生损耗大的技术瓶颈,本项目创新性提出压电-电磁协同换能振动能量高效采集的研究思路,围绕振动微能源器件转换效率的最大化,重点开展器件一体化集成、优异频响特性器件设计和低功耗电路构建研究,揭示协同换能机制的能量传递和耗散规律、MEMS微拾振构件的多场耦合频响机制、集成交叉影响的作用规律和能量管理策略等基础科学问题,旨在突破低质量换能材料、单一换能机制、谐振频率偏离和电路损耗等问题对MEMS振动能量采集系统输出功率的限制,实现振动能量转换最大化,为智能电子系统的自供电工作模式提供理论基础和关键技术支撑,具有重要的科学意义和现实价值。

结项摘要

针对智能电子系统中能源供给受限难题,系统分析环境振动能量采集技术发展瓶颈。提出压电-电磁一体化集成式振动能量采集器,针对物理场耦合特性及其优化设计、器件一体化集成制造方法、超低功耗能量采集及电源管理电路、器件实现及系统验证四方面展开研究,突破了转换效率低、频响特性差和电路寄生损耗大的难题,相关研究成果在多物理场耦合设计、压电厚膜制备、MEMS工艺优化、低功耗能量采集及电源管理电路等方面起到了关键性作用。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Controlled spalling and flexible integration of PZT film based on LaNiO3 buffer layer
基于LaNiO3缓冲层的PZT薄膜的可控剥落与柔性集成
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2018.12.123
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang Jing;Jia Wei;Zhang Qicheng;He Jian;Niu Xushi;Qiao Xiaojun;Geng Wenping;Hou Xiaojuan;Cho Jundong;Chou Xiujian
  • 通讯作者:
    Chou Xiujian
煤机设备无线自供电状态监测系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高扬;穆继亮;何剑;陈鸿;穆锦标;安站东;赵新平;丑修建
  • 通讯作者:
    丑修建
A stretchable piezoelectric elastic composite
可拉伸压电弹性复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2018.10.014
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Qian, Shuo;Qin, Li;Chou, Xiujian
  • 通讯作者:
    Chou, Xiujian
电磁-压电复合式机械能量收集器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    测试技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱铄;杨子杨;崔丹凤;何剑;穆继亮;丑修建
  • 通讯作者:
    丑修建
液体环境中FBAR压力传感器的仿真与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    仪表技术与传感器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马晓鑫;苏淑靖;耿子惠;吴永盛
  • 通讯作者:
    吴永盛

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其他文献

溅射功率对HfO2薄膜结构及电学性能的影响
  • DOI:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    熊继军
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    丑修建
单悬臂梁阵列式压电能量采集器的研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丑修建;王二伟;甄国涌;张文栋
  • 通讯作者:
    张文栋
基于PVDF和PTFE摩擦电机制的自供电温度传感
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李森;侯晓娟;丑修建
  • 通讯作者:
    丑修建
原子层沉积制备TiN薄膜对三维MIM电容器的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    穆继亮;丑修建;马宗敏;何剑;熊继军
  • 通讯作者:
    熊继军

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全柔性可拉伸压电纳米发电机异质界面电子传输及力-电耦合换能机理研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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