Κατασκευή και χαρακτηρισμός πιεζοηλεκτρικών νανογεννητριών σε εύκαμπτα υποστρώματα

Δαμίγος, Νικόλαος; Damigos, Nikolaos

dc.contributor.author	Δαμίγος, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Damigos, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2016-12-13T10:25:37Z
dc.date.available	2016-12-13T10:25:37Z
dc.date.issued	2016-12-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44136
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13186
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πιεζοηλεκτρισμός	el
dc.subject	Νανογεννήτριες	el
dc.subject	Οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO)	el
dc.subject	Συλλογή ενέργειας	el
dc.subject	Μηχανική διέγερση	el
dc.subject	Energy collection	en
dc.subject	Nanogenerators	en
dc.subject	Piezoelectric	en
dc.subject	Zinc Oxide	en
dc.subject	Mechanical stimulation	en
dc.title	Κατασκευή και χαρακτηρισμός πιεζοηλεκτρικών νανογεννητριών σε εύκαμπτα υποστρώματα	el
dc.title	Manufacturing and characterizing piezoelectric nanogenerators on flexible substrates	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρονικά υλικά	el
heal.classification	Νανογεννήτριες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-04
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός, η κατασκευή και ο χαρακτηρισμός νανογεννητριών σε εύκαμπτα υποστρώματα για την συλλογή της μηχανικής ενέργειας από τις δονήσεις του περιβάλλοντος. Ως πιεζοηλεκτρικό υλικό επιλέχθηκε το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) για την οικολογική του φύση και βιοσυμβατότητα, καθώς και την δυνατότητα εφαρμογής του σε πληθώρα υποστρωμάτων. Στην παρούσα εργασία ως υποστρώματα χρησιμοποιήθηκαν το kapton και διάφορα είδη χαρτιού. Αρχικά, έγινε η ανάλυση των κυριότερων μηχανισμών συλλογής ενέργειας και περιγράφηκαν οι ενεργειακές ανάγκες στην σύγχρονη κοινωνία. Στη συνέχεια έγινε καταγραφή των σπουδαιότερων πιεζογεννητριών σε νανοδομές και αναλύθηκαν οι βασικές αρχές του πιεζοηλεκτρισμού. Ακολούθως κατασκευάστηκαν οι νανογεννήτριες σε kapton σε δύο υλοποιήσεις με διαφορετικό σχεδιασμό. Η ανάπτυξη των νανοδομών ZnO έγινε με υδροθερμική μέθοδο σε χαμηλή θερμοκρασία. Ο χαρακτηρισμός των διατάξεων έγινε με την χρήση εμβόλου σε διάφορες συνθήκες μηχανικής διέγερσης. Επιπρόσθετα μελετήθηκε η επίδραση της εναπόθεσης μονωτικών υμενίων στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των διατάξεων. Ακόμη, χρησιμοποιήθηκε κύκλωμα τετραπλασιαστή για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας σε πυκνωτή, όπου οι τιμές ισχύος εξόδου κυμάνθηκαν μεταξύ 0,29 – 13.2 nW. Τέλος, μελετήθηκε για πρώτη φορά η ανάπτυξη νανοδομών ZnO, όχι στην επιφάνεια αλλά στον όγκο υποστρωμάτων χαρτιού με στόχο την ανάπτυξη 3-διαστατων πιεζοηλεκτρικών υλικών με βελτιωμένα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικά υποστρώματα χαρτιού και μελετήθηκαν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των νανοδομών σαν συνάρτηση του υποστρώματος και των συνθηκών ανάπτυξης των νανοδομών. Από την ανάλυση των πειραμάτων εξήχθησαν χρήσιμες πληροφορίες για την ανάπτυξη 3-διάστατων πιεζοηλεκτρικών υλικών για την κατασκευή νανογεννητριών συλλογής μηχανικής ενέργειας από το περιβάλλον αλλά και 3-διάστατων αρχιτεκτονικών νανοραβδίων/νανοδομών για εφαρμογή σε άλλα πεδία ενδιαφέροντος όπως χημικοί αισθητήρες, φωτοβολταϊκά, κτλ.	el
heal.abstract	The purpose of this thesis is the design, the manufacturing and the characterization of nanogenerators on flexible substrates in order to collect mechanical energy from the vibrations of the surrounding. As a piezoelectric material we selected Zinc Oxide (ZnO) because of its ecological nature and biocompatibility and applicability to a variety of substrates. In this paper, as substrates we used kapton and various kinds of paper. Initially, we analyzed the main energy collection systems and the energy needs in contemporary society. Then we recorded the greatest piezogenerators in nanostructures and the principles of piezoelectricity analyzed. Subsequently, the nanogenerators constructed in kapton in two embodiments with a different design. The growth of ZnO nanostructures was made by hydrothermal method at low temperature. The characterization of the devices made with a piston in various mechanical stimulation conditions. Additionally, the effect of depositing insulating films on electrical characteristics of the devices was studied. Moreover, quadrupled circuit used for storing the energy generated in a capacitor, where the output power values ranged between 0,29 - 13.2 nW. Finally, for the first time the development of ZnO nanostructures was studied, not on the surface but at the volume of paper substrates to develop three-dimensional piezoelectric materials with improved electrical characteristics. Different paper substrates were used and studied the morphological characteristics of the nanostructure as a function of the substrate and the nanostructure growth conditions. The analysis of the experiments extracted useful information for the development of three-dimensional piezoelectric materials for the construction of nanogenerators capable of collecting mechanical energy from the environment and three-dimensional architectural nanorods / nanostructures for application in other fields of interest such as chemical sensors, solar panels, etc.	en
heal.advisorName	Τσαμάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ξανθάκης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Τσάμης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρομαγνητικών Εφαρμογών Ηλεκτροοπτικής και Ηλεκτρονικών Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	92 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true