《新能源材料概论》 课件 第4章 力电转换新能源材料

新能源材料概论IntroductiontoNewEnergyMaterials第四章力电转换新能源材料1.压电材料力电转换新能源材料第四章本章重点：压电效应本章难点：

纳米发电机工作原理Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion本章提纲(ChapterOutlines)2.风能新能源材料3.海洋新能源材料4.用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机学习目标(Learningoutcomes)1.掌握压电效应；2.理解海洋能的特征及存在形式3.掌握纳米发电机的工作原理4.理解纳米发电机的分类及各自优缺点5.可分析压电材料在新能源材料中的应用及其应用前景Chapter4-Ceramicglaze①压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应1

压电材料1.1压电效应及其表征参数：Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-1压电晶体产生压电效应的机理示意图②压电陶瓷的性能参数a.压电系数：压电系数是压电陶瓷重要的特性参数，它是压电介质把机械能(或电能)转换为电能(或机械能)的比例常数，反映了应力或应变和电场或电位移之间的联系，直接反映了材料机电性能的耦合关系和压电效应的强弱。常见的四种压电常数：dij、gij、eij、hij(i=1，2，3；j=1，2，3，..6)，其中i表示电学参量的方向(即电场或电位移的方向)，j表示力学量(应力或应变)的方向。压电常数的完整矩阵应有18个独立参量，对于四方钙铁矿结构的压电陶瓷只有3个独立分量，以dij为例，即d31、d33、d15。1

压电材料1.1压电效应及其表征参数：Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversionb.机械品质因素Qm：表示在振动转换时，材料内部能量损耗的程度，机械品质因素越高，能量的损耗就越少，产生机械损耗的原因是存在内摩擦，在压电元件振动时，要克服摩擦而消耗能量，机械品质因素与机械损耗成反比。c.频率常数N：对于压电陶瓷材料，其压电振子的谐振频率和振子振动方向长度的乘积是个常数，即频率常数。频率常数是谐振频率和决定谐振的线度尺寸的乘积。如果外加电场垂直于振动方向，则谐振频率为串联谐振频率；如果电场平行于振动方向，则谐振频率为并联谐振频率。d.机电耦合系数K：或称有效机电耦合系数，是综合反映压电陶瓷材料性能的一个重要参数，是衡量材料压电性能好坏和压电材料机电能量转换效率的一个重要物理量。1

压电材料1.1压电效应及其表征参数：Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversione.压电陶瓷振子与振动模式

压电振子的谐振特性：极化后的压电体即是压电振子。对压电振子施加交变电场，当电场频率与压电体的固有频率一致时，产生谐振。谐振频率为形成驻波的频率。

压电振子的等效电路：压电振子的谐振特性，即阻抗随频率变化的曲线，与LC电路谐振特性类似，即与二端网络的三元件电路(一个电感与一个电容串联，再与一个电容并联的电路)的阻抗随频率的变化曲线类似。

振动模式：压电陶瓷根据振动模式又可分为横效应振子、纵效应振子、厚度切变振子三种。1

压电材料1.1压电效应及其表征参数：Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压电效应可能十分微弱，没有实际应用价值。随着对材料的深入研究，逐渐发现了石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压电材料。压电陶瓷的压电系数比石英晶体的大得多，所以采用压电陶瓷制作的压电式传感器的灵敏度较高。最早使用的压电陶瓷材料是钛酸钡(BaTiO3)，它是由碳酸钡和二氧化钛按1：1摩尔比混合后烧结而成的。它的压电系数约为石英的50倍，但居里点温度只有115℃，使用温度不超过70℃。钛酸钡由于具有压电特性，并且为无铅压电陶瓷，被用于与羟基磷灰石复合用于骨修复，同时也有学者将钛酸钡处理在钛合金的表面，制备出一层具有压电特性的生物涂层用于骨组织工程中。1

压电材料1.2几种典型的压电材料Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

全球风能资源：根据世界气象组织(WMO)主持绘制的风能资源图，地球陆地表面1.07×108km2中27%的面积平均风速高于5m/s(距地面10m处)，这部分面积总共约为3×107km2。

中国风能资源：我国的风能储量很大，分布范围广，甚至比水资源还要丰富。根据国家气象科学院的估算，我国陆地地面10m高度层的风能资源总储量为3226GW，其中实际可开发利用的风能资源储量为253GW，另外海上可开发的风能储量约为750GW。2

风能新能源材料2.1

风能资源Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-3海上风力发电图4-2风力发电

①风力发电原理概述：

风力发电一般有三种形式：小型风力发电机独立运行的方式、风力发电与其他发电方式相结合的方式、风力发电并入常规电网运行的方式。风力发电的核心部件是风力发电机(也叫风动机、风车等)，风力发电机是以风能为能源，将风能转换为机械能或电能而做功的一种动力机。

风力发电机的作用是将风能最终转换为电能输出，目前采用的发电机有直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机三种。2

风能新能源材料2.2

风力发电原理Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-4风力发电机组结构示意图

②风力发电的核心技术：

风力发电系统中的两个主要部件是风机和发电机，功率调节技术是风机最为关键的技术，变速恒频技术是发电机的核心技术，也是风力发电机的发展趋势。风力发电机使用中，风速超过额定风速(一般为12~16m/s)以后，由于部件机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风轮的能量捕获，使功率保持在额定值附近，以减少叶片所承受的负荷和整个风机受到的冲击，保证风机不受损害。功率调节方式主要有定桨距失速调节、变桨距调节、主动失速调节三种方式。2

风能新能源材料2.2

风力发电原理Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

③风力发电的发展趋势：

a.单机容量不断增大，单机容量为5MW的风力发电设备已经进入商业化运行阶段，更大单机容量的风力发电设备也是现阶段的发展方向之一。b.采用变桨距调节方式避免了定桨距调节方式中超过额定风速时发电功率下降的缺点，因而变桨距调节方式将迅速取代定桨距功率调节方式。c.由于变速恒频调节方式可以通过调节机组的转速以追踪最大风能，提高了风机的运行效率，因而变速恒频发电系统是将来重要发展方向。d.免齿轮箱系统要采取极低转速的发电机，会提高发电机的设计和制造成本，但是可以提高风力发电系统的效率和可靠性。2

风能新能源材料2.2

风力发电原理Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

风力发电是目前利用风能的重要形式，也是多种可再生能源利用技术中比较成熟的，风力发电有其自身独特的优越性，主要体现在以下几个方面：

安全可靠；风力发电不消耗资源、不污染环境；建设周期一般很短；装机规模灵活，可根据资金多少来确定，为筹集资金带来便利；运行简单，可完全做到无人值守运行；实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风电场约1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔业使用；对土地要求低，在山丘、荒漠、海边滩涂、近海、河堤等地形条件下均可建设；在发电方式上还有多样化的特点，既可独立运行、并网运行，也可和柴油发电机等组成互补系统，这对于解决边远无电地区的用电问题提供了可能性。2

风能新能源材料2.3

风力发电的特点和优势Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion①涡轮式风能发电装置：微型涡轮式电磁风能发电装置的作用原理为通过高压气体产生推动力，推动桨叶快速转动，之后利用电磁感应原理将转动能量转化为电能。针对涡轮式风能发电装置来说，其优点在于相比风致振动式风能发电装置输出功率较高，但同时缺点也较为明显，如加工装置的精度要求高、结构易损耗不利于稳定输出等等。

2

风能新能源材料2.4压电效应用于风能发电Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-5类似鳗鱼的压电发电装置②

风致振动式风能发电装置：风致振动式风能发电装置通过利用风致振动的原理，将流场中的风能转化为钝体或其他装置的振动能，再通过振动能量回收技术将振动能转化为电能，最终达到回收风能的目的。①海洋能定义：海洋能是指海水自身所具有的动能、势能和热能。②海洋能的特征：相对于常规能源，海洋能的主要特征如下：a.地球上蕴藏量巨大，具有可再生性；b.相对密度低，能量分布不均匀；c.能量变化有律可循；e.环境污染小；f.开发环境恶劣，单位装机造价高。③海洋能的分类：海洋中能量的主要存在形式有潮汐能、潮流能、波浪能、海流能、盐差能和温差能。3

海洋能新能源材料3.1海洋能概述

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion2

风能新能源材料Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion海洋能种类形成原因富集区域能量大小变化情况潮汐能太阳和月球的引潮力作用在地球表面的海水引起45°~55°北大陆沿岸与港湾面积和潮差的平方成正比潮差和流速、流向以半日、半月为主周期变化潮流能与流量及流速的平方成正比波浪能海面上的空气流运动作用产生北半球两大洋东侧与波高的平方以及波面面积成正比随机周期性变化，周期范围100~101s海流能海水温度、盐度分布不均引起的密度、压力梯度或海面上风的作用产生北半球两大洋北侧与流量及流速的平方成正比比较稳定温差能海洋表层和深层吸收的太阳辐射热量不同和大洋环流经向热量输送而产生低纬度大洋与具有足够温差海区的暖水量以及温差成正比相当稳定盐差能淡水向海水渗透形成的渗透压引起大江河入海口附近与渗透压和入海淡水量成正比随入海量的季节和年际变化而变化表4-1各类海洋能的特性3.1海洋能概述

④海洋能的潜能人类现阶段还不能把海洋能完全有效地利用起来，但海洋能理论可利用功率约为6400GW。海洋能的利用主要集中于能量较强的波浪能、海流能、盐差能和温差能的应用存在一定的限制。相比于常规能源，虽然海洋能的开发利用存在着许多问题，但其潜力巨大，在可再生资源中有着非常重要的地位。对于波浪能，在最丰富的海域、海岸线平均功率为50kW/m，通常的也有5~6kW/m。海水温差能、盐差能和海流能相对稳定，波动小且昼夜不断、受季节影响小。潮汐能、潮流能有较为恒定的周期性变化特征，可对其作准确预测来为人类服务，海洋能必将是未来能源结构的一个重要组成部分。3

海洋能新能源材料3.1海洋能概述

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion①潮汐发电技术原理3

海洋能新能源材料3.2海洋能发电原理

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-6潮汐发电原理示意图

潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理相同，它是利用潮水的涨落产生的水位差所具有的势能来发电，具体地说，就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾(或河口)与外海隔开，围成水库，并在坝中或坝旁安装水轮发电机组，对水闸适当地进行启闭调节，使水库内水位的变化滞后于海面的变化，水库水位与外海潮位就会形成一定的潮差(即工作水头)，从而可驱动水轮发电机组发电。②波浪能发电技术原理3

海洋能新能源材料3.2海洋能发电原理

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

波浪的运动轨迹呈圆周或椭圆。经矢量分解，波浪能由波的动能和波的位能两大部分叠加而成。现代发电装置的发电机理无外乎二种基本转换环节，通过2次能量转化最终实现终端利用。目前，波力转换电效率最高可达70%。a.首轮转换。首轮转换是一次能量转化的发源环节，以便将波浪能转换成装置机械能。b.中间转换。中间转换是将首轮转换与最终转换连接沟通，促使渡力机械能经特殊装置处理达到稳向、稳速和加速、能量传输，推动发电机组。c.最终转换。最终转换多为机械能转化为电能，全面实现波浪发电。这种转换基本上采用常规发电技术，但用作波浪发电的发电机，必须适应变化幅度较大的工况。③海流能发电原理和特色3

海洋能新能源材料3.2海洋能发电原理

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

海流能是海水流动所具有的动能。海流是海水朝着一个方向经常不断地流动的现象。海流有表层流，表层流以下有上层流、中层流、深层流和底层流。海流发电与常规能源发电相比较有以下特点：a.能量密度低，但总蕴藏量大，可以再生。b.能量随时间、空间变化，但有规律可循，可以提前预报。c.开发环境严酷、投资大、单位装机造价高，但不污染环境、不用农田、不需迁移人口。④海水温差能发电3

海洋能新能源材料3.2海洋能发电原理

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion

海水温差发电系指利用海水表层与深层之间的温差能发电，海水表层和底层之间形成的20℃温度差可使低沸点的工质通过蒸发及冷凝的热力过程(如用氨作工质)，从而推动气轮机发电。按循环方式温差发电可分为开式循环系统、闭式循环系统、混合循环系统和外压循环系统。按发电站的位置，温差发电可分为海岸式海水温差发电站、海洋式海水温差发电站、冰洋发电站。图4-7海水温差发电原理图压电效应分为正压电效应和逆压电效应。某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，若施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。压电发电机正是利用了正压电效应。因为压电陶瓷发电需要工作于高频率振动，一般设计为悬臂梁结构。Muray和Rasteger设计了基于波浪能的压电能量获取装置，该装置通过浮漂系统和悬臂梁结构将低频波浪振动转化压电系统高频振动。谢涛等人对多悬臂梁压电振子频率进行了分析，表明多悬臂梁可以有效地拓宽谐振频带，更好地与外界振动相匹配，从而提高压电发电效率。3

海洋能新能源材料3.3压电效应用于海洋能发电

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion压电纳米发电机是依靠压电材料的正压电效应实现的，在绝缘的压电材料顶部和底部覆盖两个电极，利用压电极化电荷和所产生的随时间变化的电场来驱动电子在外电路中的流动。压电材料中的电偶极子是沿着上下电极方向排列，在垂直器件方向上施加机械形变，则压电材料产生压电极化电荷，产生的电场会吸引/排斥上下电极中的电子，连接外部负载电路时，电子会从一端电极流向另一端电极：当撤销外部机械作用力后，由压电极化电荷产生的电场就会消失，电子则会通过外接负载向相反的方向流动。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.1压电纳米发电机简介

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-8基于原子力显微镜和氧化锌纳米线阵列的纳米发电机的结构工作过程(a)和工作原理(b)(1)第一代纳米发电机：压电纳米发电机(piezoelectricnanogenerator，PNG)最早于2006年由王中林等提出，该研究利用压电材料的正压电效应将机械能转化为电能，实现了微纳尺度级别上供电系统的制造。原子力显微镜AFM探针施加的力(机械能)作用于氧化锌纳米线上，将会使氧化锌纳米线发生弯曲,这种形变使得ZnO内部的Zn2+和O2发生偏移从而不再中心重合，进而产生了压电电势，压电电势驱动电子通过探针流出(电能)，从而实现了从机械能到电能这一过程的转换。第一代压电纳米发电机的发明为自发电式纳米器件奠定了坚实的基础。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.1压电纳米发电机简介

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion(2)直流压电纳米发电机压电纳米发电机的体型微小是一个优点，它作为纳米供电设备实际上也要求它本身具有体型小，便于携带的特点。所以第一代压电纳米发电机使用原子力显微镜AFM探针输入机械能的设计显得比较笨重。在2007年，Wang等人发明了一种使用超声波驱动的直流纳米发电机，该纳米发电机的制作是将垂直排列的氧化锌纳米线放置在锯齿形金属电极下，中间隔着一个小小的间隙。通过超声波驱动使得电极上下弯曲，从而使纳米线不断振动，压电半导体的耦合过程使机械能转化为电能。相比第一代纳米发电机，这种纳米发电机适应性更强、可移动、成本更低，并且提供了能够从环境中获取能源的技术,同时也证明了压电纳米发电机将环境中各种不同形式能量转化为电信号的可能性。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.1压电纳米发电机简介

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion(3)交流压电纳米发电机2009年，Yang等人制备了一种交流式的纳米发电机。ZnO纳米线被封装在柔性基底上,纳米线两端牢牢地连接在基底两端金属电极上，因此不涉及到滑动接触。基底的机械弯曲，反复拉伸将会产生相应的压电电势，驱动电子流到外部负载上，直到产生平衡的压电电势。当基底的弯曲形变消失后，压电电势消失，积聚的电子又以相反的方向流过外部负载，形成反向的电流。基底形变不断的发生、并且恢复，会不断的产生正向电流和反向电流。这种压电纳米发电机减少了纳米线和电极的直接摩擦，延长了该压电纳米发电机的使用寿命，并且在输出稳定性，机械稳定性，环境适应性方面有所提高。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.1压电纳米发电机简介

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion(4)具备柔性的纳米发电机第一代压电纳米发电机出现以后，压电纳米发电机的进展不断。由于近些年来柔性电子器件在可穿戴、可植入电子器件等方面得到了广泛应用，它们被开发应用于环境监测、医疗植入、工艺安全、个人电子产品等。这使得柔性成为纳米发电机的设计趋势之一，具备柔性的纳米发电机也能对环境中较为复杂的机械作用产生如弯曲、拉伸等产生良好的响应并产生电能。柔性电子器件以灵活性、便携式和智能化等优势，在健康医疗、航空航天、活动追踪和单兵系统研究中占据重要地位。依靠传统电池供电方式已经难以满足柔性电子器件日益多样化的需求，开发具有全柔性、低成本、可靠性和持久性的新型供能器件成为了当前迫切需要解决的问题。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.1压电纳米发电机简介

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion(1)一维氧化锌纳米线ZnO具有丰富的纳米结构形态，比如量子点、纳米花、纳米管、纳米带、纳米环、纳米梳、纳米线等。制备一维ZnO纳米材料的方法很多，主要有化学气相沉积(CVD)法、水热法、溶胶凝胶法、

电化学沉积法、化学浴沉积法、模板法、脉冲激光沉积(PLD)法和热喷雾分解(SP)法等。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.2压电半导体基压电式纳米发电机

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-9(a)采用溶胶-凝胶自旋涂法掺杂Cu；(b)掺杂Cu的ZnO薄膜的微观结构；(c)纳米发电机结构(2)一维氮化镓纳米材料GaN材料因其具有优异的光电性能以及良好的化学及热力学稳定性。一维GaN纳米材料的长径比和比表面积高，有利于增强其光催化活性。与异质外延生长的GaN薄膜相比，薄膜中由于晶格失配会产生高的位错密度，而GaN纳米线则由于接触面积小而容易释放应力，这极大地降低了纳米线的内部缺陷密度，使其相应的光电子器件的效率更高以及使用寿命更长。另外GaN纳米棒阵列还可用于制造柔性器件。GaN纳米线还具有优异的电子传输特性，可应用于太阳能电池并使其能量转换效率得到提高。除此之外，GaN纳米线还可能实现在低成本衬底上制造复杂半导体光电子器件，同时GaN纳米线可以在多种基底上生长，因而可作为集成CMOS的备选材料。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.2压电半导体基压电式纳米发电机

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion(3)一维硫化锌纳米材料硫化锌(ZnS)是一种重要的、无毒的Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物材料，由于在室温下具有较宽的直接禁带宽度(3.6eV)和相对较大的激子束缚能(40meV)，在电子和光电领域有着巨大的应用潜能。同时，ZnS还是一种良好的发光材料，所显示出的多种光电性能使其在平板显示、激光器、传感器、红外窗口材料、光催化等许多领域有着广泛的用途。一维纳米结构，如纳米线、纳米棒、纳米管等，因其结构的特殊性更是引起人们的广泛关注。一维纳米ZnS材料已经成为了纳米领域的研究热点。其主要制备方法有水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法和热分解法。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.1压电半导体基压电式纳米发电机

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion长期以来，以PbTiO3-PbZrO3(PZT)为基体的PZT基压电陶瓷，由于其优良的压电性能而被广泛使用，但是随着绿色可持续发展理念的深入，含铅材料对人体及环境的不利影响日益受到关注，开发出环境友好型的铁电材料成为发展的重要方向。碱金属铌酸盐系陶瓷材料铌酸钾钠(KNN)、铌酸钾(KN)等，以其压电性能高、介电常数小、频率常数大和密度小等特点一直深受关注。钙钛矿型BaTiO3(BTO)也是一种常用无铅、压电性能优良的材料。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.3压电陶瓷基压电式纳米发电机

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion图4-10(a)KNN纳米棒阵列；(b)压电式纳米发电机模型除了半导体和陶瓷等无机材料，一些高聚物也具有压电性能。与无机纳米材料相比，压电聚合物具有极大的柔性，并且由于其质量轻、力学性能好以及良好的加工性和生物相容性等特点，成为制造可穿戴设备、传感器和自供电植入装置的理想材料。目前已知的压电性较强的压电聚合物主要有PVDF及其共聚物、聚氟乙烯(PVF)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)及尼龙等材料。其中，PVDF及其共聚物具有结构灵活、易于加工、耐溶剂、耐酸碱、耐机械强度等优点，成为目前应用最广泛的压电聚合物。PVDF具有5种晶型，其中，电活性β相赋予了最高的偶极矩，从而产生了较高的压电性，在一定的温度下，通过拉伸、复合拉伸和极化等方法可以提高聚合物的β相含量。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.4压电聚合物基压电式纳米发电机

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion目前，制备有序排列的可控PVDF纳米纤维采用的方法主要为平行电极法、模板法、磁纺法、近场静电纺丝等，其中，近场静电纺丝是最为有效的实现一维和二维PVDF纤维精确可控沉积的方法，静电纺丝技术具有制造装置简单、纺丝种类繁多、成本低廉、操作工艺可控等优点，已成为有效制备压电纳米纤维材料的主要手段，是目前实现柔性压电纳米发电机的重要途径之一。4

用于风能和海洋能收集和转换的纳米发电机4.4压电聚合物基压电式纳米发电机

Chapter4-Newenergymaterialsforpowerandelectricityconversion2012年，Park等首次提出了纳米复合发电机(nanocompositegenerator，NCG)的压电式能量收集装置，将添加有石墨化碳(单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、还原石墨烯氧化物)的压电纳米BaTiO3纳米微球分散在PDMS弹性体中，用作压电纳米复合。材料的简单自旋涂层，而后叠加形成压电式纳米发电机，开创了