摘要
海洋覆盖了地球70％以上的表面，其中蕴藏着极为丰富的资源和能源。据估计，世界范围内的海洋能总量高达750亿kW，远远超过人类现今的能源需求，而且这是一种没有污染没有排放的可再生能源，但是现有技术无法经济、有效地对海洋能源进行开发利用。摩擦纳米发电技术具有收集海洋表面波浪能的巨大潜能。将摩擦纳米发电技术应用于海洋能尤其是波浪能、潮汐能的开发，这一基于纳米技术的原创性路径的提出，带来海洋能开发利用的全新机遇和希望。这一技术路径有可能解决海洋能量利用的重大课题，具有成为新兴战略前沿方向的潜力，并通过技术辐射产生重大经济和社会效益。 本文旨在基于摩擦纳米发电技术，开展对海洋能进行收集和应用的基础与应用基础研究。首先设计制备高性能的适于收集海洋能的摩擦纳米发电机单元,然后研究发电机单元的阵列化及网络结构设计，通过有效的电源管理和存储，实现大范围的海洋能收集,并开发海洋环境的自驱动应用系统。本文在发电机性能的改进、发电机网络的构建和电能管理技术的开发方面取得了较大的研究进展。通过软接触结构和内部钟摆结构提高了发电机的性能和效率；构建了弹簧协助结构及三维球形结构的发电机网络；研制了电源管理模块，基于该模块，发电机网络及集成式发电机的输出能得到有效地管理，实现给电容充电时储存能量提高100倍，实现环境监测等自驱动系统。
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