心肌细胞驱动的能量收集器及超高压电性纳米纤维研究

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随着信息科学与生物医学的发展与结合，可植入式器件的研究给体内检测和治疗带来了希望。可植入式器件应用广泛，可用于体内生理生化参数的监测、疾病的诊断和治疗以及器官移植等方面。然而，体内可植入式器件的寿命在一定程度上受限于电池的供电时间，最理想的体内供能方案是将体内的能量转换，并收集为可利用的电能。本书围绕心肌细胞驱动的压电纳米纤维能量收集器的概念、设计、方法和制备，以及超高压电性纳米纤维的压电机理、设计和模型建立等，开展了详细深入的科学研究工作。

第1章绪论 1.1研究背景 1.2振动能量收集技术概述 1.3压电式能量收集器 1.3.1压电式能量收集器的概念 1.3.2压电式能量收集器的研究与应用 1.3.3压电式能量收集在人类生活中的研究与应用 1.3.4生物体内压电式能量收集的研究与应用 1.3.5生物体内机械能能量收集研究前景 1.4压电材料的研究与应用 1.4.1压电材料和压电效应 1.4.2压电体材料的研究与应用 1.4.3压电膜材料的研究与应用 1.4.4压电纤维材料的研究与应用 1.5研究意义 1.6研究内容 第2章心肌细胞的机械收缩机理和协调运动 2.1单个心肌细胞的结构和特性 2.1.1心肌细胞的结构和机械特性 2.1.2心肌细胞的肌丝滑动原理 2.1.3单个心肌细胞的体外收缩运动 2.2心肌细胞的提取和培养 2.3心肌细胞的定向排布与协调运动 2.3.1心肌细胞的单向排布方法 2.3.2心肌细胞的定向排布结果 2.3.3心肌细胞的协调运动结果 2.4本章小结 第3章电纺聚合物纳米纤维的压电特性 3.1压电聚合物纳米纤维 3.1.1压电聚合物 3.1.2压电聚合物纤维 3.1.3PVDF纳米纤维的压电机理 3.1.4PVDF纳米纤维的制备方法——静电纺丝 3.2PVDF纳米纤维的形貌、定向排布和晶相结构 3.2.1PVDF纳米纤维的形貌结构 3.2.2PVDF纳米纤维的定向排布 3.2.3PVDF压电纤维的晶相结构 3.3PVDF纳米纤维的压电特性 3.3.1PFM介绍 3.3.2PVDF纳米纤维的压电响应成像和极化方向 3.3.3PVDF纳米纤维的电畴壁尺寸和极化翻转 3.3.4PVDF纳米纤维的压电常数 3.4本章小结 第4章心肌细胞驱动的压电纳米纤维能量收集器 4.1心肌细胞驱动能量收集器的概念与设计 4.2心肌细胞驱动能量收集器的制备 4.3心肌细胞驱动能量收集器的表征 4.3.1压电纳米纤维排布 4.3.2压电纳米纤维的晶相结构和电压输出 4.3.3器件界面结构 4.3.4细胞培养过程与排布 4.3.5细胞收缩力测试 4.3.6细胞染色后的胞内蛋白结构 4.4心肌细胞驱动能量收集器的性能测试 4.4.1心肌细胞驱动能量收集器的释放 4.4.2心肌细胞驱动能量收集器的测试环境 4.4.3心肌细胞驱动能量收集器的电能输出 4.5本章小结 第5章超高压电性的聚合物纳米纤维 5.1影响PVDF纤维材料压电性的因素 5.2PVDF纤维材料压电特性的提升方法 5.2.1机械拉伸 5.2.2高压极化和静电纺丝 5.2.3微纳米材料复合 5.3PVDF/MWCNT压电纳米纤维 5.3.1PVDF/MWCNT纳米纤维的结构设计 5.3.2PVDF/MWCNT纳米纤维的制备 5.3.3PVDF/MWCNT纳米纤维的形貌和晶相结构表征 5.3.4PVDF/MWCNT纳米纤维的压电性能分析 5.4PVDF/GO纳米纤维 5.4.1PVDF/GO纳米纤维的结构设计 5.4.2PVDF/GO纳米纤维的制备 5.4.3PVDF/GO纳米纤维的结构和性能表征 5.4.4建立PVDF/GO纳米纤维的芯壳原子结构模型 5.4.5PVDF/GO纳米纤维的芯壳结构验证 5.4.6PVDF/GO纳米纤维的压电性能评估 5.5本章小结 第6章PVDF/GO压电纳米纤维能量收集器 6.1器件设计和制备 6.2电能输出测试平台 6.2.1测试系统搭建 6.2.2测试系统软件编程 6.3器件测试结果 6.4本章小结 第7章总结与展望 7.1总结 7.2创新点 7.3展望 参考文献 在学期间发表的学术论文 致谢