【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米發電機與電力監測，尤其是涉及一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法和應用。
技術介紹
1、電力變壓器作為電能傳輸與分配的核心設備，其安全、穩定的運行狀態是確保電網整體可靠性和效率的關鍵因素。變壓器漏磁場是變壓器運行過程中產生的磁場泄露現象，它不僅可能對周圍的電磁環境造成干擾，還可能對鄰近的電氣設備、通信線路等產生不利影響，甚至加速設備老化，增加故障風險。
2、不同類型的變壓器故障（如繞組短路、鐵芯故障、絕緣劣化等）會導致漏磁場特性的顯著變化。這些變化，如磁場強度的增減、分布形態的變異等，為通過監測漏磁場來識別變壓器潛在故障提供了可能。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法和應用，該發電機利用細菌纖維素復合材料優異的力學性能和納米材料的特殊效應，將機械能、電磁能轉化為電能，并通過監測電能波動實現對變壓器漏磁場的實時監測。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，包括以下步驟：
3、s1、通過溶液共混技術，將氧化石墨烯與鈷鐵氧體嵌入細菌纖維素基質中，制備結構穩定的復合材料；
4、s2、系統評估各配方復合材料的電磁性能、摩擦電性能及機械穩定性，篩選出最優配方；
5、s3、利用篩選出最優配方的復合材料，制備復合納米發電機。
6、優選的，所述s1具體包括：
7、s11、將細菌纖維素水凝膠切成2×2cm的
8、s12、先后將預定量的氧化石墨烯粉末和鈷鐵氧體粉末分別分散在適當的溶劑中，形成均勻的氧化石墨烯懸浮液和鈷鐵氧體懸浮液；
9、s13、將制得的氧化石墨烯懸浮液和鈷鐵氧體懸浮液按照最優比例混合，并通過超聲波處理進一步分散得到納米顆粒均勻分布的混合懸浮液；
10、s14、將得到的混合懸浮液緩慢加入到細菌纖維素水溶液中，繼續攪拌，使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中，得到混合溶液；
11、s15、將混合溶液倒入模具中進行真空消泡處理10min，進行加熱干燥處理，從而制備出結構穩定、性能優異的復合材料。
12、優選的，所述s14中使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中的限定條件包括：氧化石墨烯的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至1.2%的范圍內；鈷鐵氧體的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至1%的范圍內。
13、優選的，所述s14中使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中的限定條件包括：氧化石墨烯的含量被限定在復合材料總質量的0.5%至0.8%的范圍內；鈷鐵氧體的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至0.6%的范圍內。
14、優選的，所述s2具體包括：
15、s21、對各配方制備的復合材料進行系統的性能測試，包括電磁性能測試、介電性能測試、摩擦電性能測試以及機械性能測試；
16、s22、對性能測試的結果進行統計分析，利用合適的數學模型或優化算法，找出電磁性能、摩擦電性能及機械穩定性之間的最佳平衡點，從而篩選出最優配方；
17、s23、對篩選出最優配方的復合材料進行穩定性和耐久性實驗，確保其實驗結果的可靠性和穩定性。
18、優選的，所述s21中在摩擦電性能測試之前包括以下操作：
19、構建高性能垂直接觸-分離模式的摩擦納米發電機結構，以復合材料作為正摩擦層材料，通過對比摩擦納米發電機輸出性能或表面能，選擇合適的負摩擦層材料。
20、優選的，所述正摩擦層材料和所述負摩擦層材料為直徑55mm的圓形試樣，所述負摩擦層材料為氟化乙烯共聚物、聚酰亞胺、聚四氟乙烯中的一種。
21、優選的，所述s3具體包括：
22、s31、將篩選出最優配方的復合材料加工成特定形狀和尺寸的摩擦層；
23、s32、設計并制備電磁感應線圈，選擇合適的線徑、匝數和布局；
24、s33、將摩擦層與電磁感應線圈按照預設的布局和位置組裝在一起，形成復合結構；
25、s34、對復合結構進行電氣連接和封裝處理得到復合納米發電機。
26、本專利技術提供了一種基于細菌纖維復合材料的復合納米發電機的應用，采用上述所述的制備方法制備得到的復合納米發電機在變壓器漏磁場監測中的應用。
27、本專利技術提供了一種監測電力變壓器漏磁場的設備，包括以下設備：
28、采用上述所述的制備方法制備得到的復合納米發電機；
29、信號處理系統，用于采集和分析發電機輸出的電能波動數據；
30、處理器，用于處理信號并將數據轉化為變壓器漏磁場的狀態信息；
31、操作界面，用于展示變壓器漏磁場的實時數據和歷史趨勢，以及進行故障預警和性能評估。
32、因此，本專利技術采用上述一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法和應用，具有以下有益效果：
33、（1）創新性地融合了電磁與摩擦電效應，實現了雙重能量轉換機制，顯著提高了能量收集效率和系統穩定性。該發電機利用細菌纖維素的高機械強度和生物相容性，制備出結構穩定、性能優異的復合材料，實現對電力變壓器漏磁場的精準實時監測。
34、（2）不僅增強了電力系統的安全性和穩定性，還拓展了電磁場監測的應用范圍。同時，其生物基材料的特性符合綠色發展趨勢，促進了資源循環利用與可持續發展，在電力監測與新能源材料領域具有重大價值。
35、下面通過附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述。
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1.一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述S1具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述S14中使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中的限定條件包括：氧化石墨烯的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至1.2%的范圍內；鈷鐵氧體的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至1%的范圍內。
4.根據權利要求3所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述S14中使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中的限定條件包括：氧化石墨烯的含量被限定在復合材料總質量的0.5%至0.8%的范圍內；鈷鐵氧體的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至0.6%的范圍內。
5.根據權利要求1所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述S2具體包括：
6.根據權利要求5所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所
7.根據權利要求6所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述正摩擦層材料和所述負摩擦層材料為直徑55mm的圓形試樣，所述負摩擦層材料為氟化乙烯共聚物、聚酰亞胺、聚四氟乙烯中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述S3具體包括：
9.一種基于細菌纖維復合材料的復合納米發電機的應用，其特征在于：采用如權利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到的復合納米發電機在變壓器漏磁場監測中的應用。
10.一種監測電力變壓器漏磁場的設備，其特征在于，包括以下設備：
...【技術特征摘要】
1.一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述s1具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述s14中使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中的限定條件包括：氧化石墨烯的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至1.2%的范圍內；鈷鐵氧體的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至1%的范圍內。
4.根據權利要求3所述的一種細菌纖維素基的復合納米發電機的制備方法，其特征在于，所述s14中使氧化石墨烯與鈷鐵氧體均勻嵌入細菌纖維素基質中的限定條件包括：氧化石墨烯的含量被限定在復合材料總質量的0.5%至0.8%的范圍內；鈷鐵氧體的含量被限定在復合材料總質量的0.2%至0.6%的范圍內。
5.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖萌，王兆琛，杜伯學，孔曉曉，梁虎成，劉浩梁，張夢蝶，張良天，董翔宇，陸澤寧，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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