纖維電子學

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 纖維材料的發(fā)展 1
1.1.1 纖維材料的歷史 1
1.1.2 纖維材料的特征 1
1.2 電子器件簡介 2
1.2.1 電子器件的發(fā)展歷史 2
1.2.2 電子器件的發(fā)展趨勢 3
1.3 傳統(tǒng)平面器件的挑戰(zhàn) 4
1.4 纖維電子器件的發(fā)展 4
1.4.1 纖維電子器件的歷史 4
1.4.2 纖維電子器件的特征 4
1.4.3 纖維電子器件的分類 5
1.4.4 纖維電子器件的性能 5
1.4.5 纖維電子器件的應用 8
1.4.6 總結 10
參考文獻 10
第2章 纖維電極 13
2.1 引言 13
2.2 金屬纖維電極 14
2.2.1 銅導線和鋁導線 14
2.2.2 不銹鋼導線 15
2.2.3 鈦絲 15
2.2.4 其他金屬纖維電極 17
2.3 碳基纖維電極 18
2.3.1 碳納米管纖維 18
2.3.2 石墨烯纖維 36
2.3.3 碳纖維 40
2.4 高分子纖維電極 40
2.5 總結 41
參考文獻 41
第3章 纖維器件中的電荷分離與傳輸機制 48
3.1 引言 48
3.1.1 染料敏化太陽能電池 48
3.1.2 聚合物太陽能電池 49
3.1.3 鈣鈦礦電池 51
3.2 纖維器件中的電荷分離機制 51
3.2.1 纖維能源器件的結構 52
3.2.2 纖維能源器件的界面 53
3.3 纖維器件中的電荷傳輸機制 55
3.3.1 電子傳輸機制 55
3.3.2 離子傳輸機制 58
3.4 纖維器件結構參數(shù)對其電荷分離與傳輸過程的影響規(guī)律 60
3.5 小結與展望 62
參考文獻 62
第4章 纖維染料敏化太陽能電池 65
4.1 染料敏化太陽能電池概述 65
4.1.1 工作原理 66
4.1.2 材料 72
4.1.3 表征 75
4.1.4 小結 75
4.2 纖維染料敏化太陽能電池概述 76
4.3 纏繞結構的纖維染料敏化太陽能電池 78
4.3.1 工作電極 79
4.3.2 對電極 82
4.3.3 電解質 88
4.4 同軸結構的纖維染料敏化太陽能電池 91
4.5 交織結構的染料敏化太陽能電池織物 93
4.6 多功能的纖維染料敏化太陽能電池 95
4.7 小結與展望 98
參考文獻 98
第5章 纖維聚合物太陽能電池 102
5.1 聚合物太陽能電池概述 102
5.1.1 工作原理 102
5.1.2 器件結構 104
5.1.3 材料 105
5.1.4 表征 107
5.1.5 總結 109
5.2 纖維聚合物太陽能電池概述 109
5.2.1 纏繞結構的纖維聚合物太陽能電池 109
5.2.2 同軸結構的纖維聚合物太陽能電池 110
5.3 基于碳納米管的纖維聚合物太陽能電池 111
5.4 基于交織結構的聚合物太陽能電池織物 116
5.5 展望 120
參考文獻 121
第6章 纖維鈣鈦礦太陽能電池 124
6.1 鈣鈦礦太陽能電池概述 124
6.1.1 工作原理 125
6.1.2 器件結構 126
6.1.3 材料 127
6.1.4 小結 128
6.2 柔性鈣鈦礦太陽能電池 128
6.3 纖維鈣鈦礦太陽能電池 131
6.3.1 制備工藝 131
6.3.2 寬溫度范圍工作的纖維鈣鈦礦太陽能電池 137
6.3.3 可拉伸纖維鈣鈦礦太陽能電池 140
6.4 小結與展望 142
參考文獻 142
第7章 纖維超級電容器 145
7.1 超級電容器概述 145
7.1.1 儲能機理 146
7.1.2 電極材料 148
7.1.3 電解質 152
7.2 纖維超級電容器 153
7.2.1 概述 153
7.2.2 器件結構 154
7.2.3 制備方法 156
7.3 高性能纖維超級電容器 159
7.3.1 對稱纖維超級電容器 160
7.3.2 非對稱纖維超級電容器 164
7.4 多功能纖維超級電容器 165
7.4.1 可拉伸纖維超級電容器 165
7.4.2 電致變色纖維超級電容器 167
7.4.3 自愈合纖維超級電容器 168
7.4.4 形狀記憶纖維超級電容器 168
7.4.5 熒光纖維超級電容器 170
7.5 展望 171
參考文獻 171
第8章 纖維電化學電池 174
8.1 電化學電池概述 174
8.1.1 電池的組成 174
8.1.2 電池的分類 175
8.1.3 電池的工作原理 177
8.2 纖維鋰離子電池 178
8.2.1 纖維碳納米管/二氧化錳正極 179
8.2.2 碳納米管/硅復合纖維負極 181
8.2.3 纖維錳酸鋰/硅電池 184
8.2.4 纖維錳酸鋰/鈦酸鋰電池 188
8.3 纖維金屬-空氣電池 195
8.3.1 纖維鋰-空氣電池 195
8.3.2 纖維鋅-空氣電池 199
8.3.3 纖維鋁-空氣電池 200
8.3.4 纖維鋰-二氧化碳電池 202
8.4 纖維水系電池 206
8.4.1 纖維水系鋰離子電池 207
8.4.2 纖維水系鋅離子電池 209
8.5 其他纖維電化學電池 211
8.5.1 纖維鋰硫電池 211
8.5.2 纖維鎳鉍電池 216
參考文獻 220
第9章 纖維發(fā)光器件 226
9.1 發(fā)光機理概述 226
9.2 發(fā)光器件的性能參數(shù) 227
9.2.1 發(fā)光亮度 227
9.2.2 發(fā)光光譜 227
9.2.3 色度 228
9.2.4 伏安特性曲線和亮度電壓曲線 228
9.2.5 電致發(fā)光效率 228
9.2.6 應變亮度和頻率亮度曲線 229
9.3 纖維有機發(fā)光二極管 229
9.3.1 概述 229
9.3.2 工作機理 229
9.3.3 結構 231
9.3.4 材料 231
9.3.5 OLED加工技術 234
9.3.6 纖維OLED 235
9.4 纖維聚合物發(fā)光電化學池 237
9.4.1 概述 237
9.4.2 工作原理 237
9.4.3 器件結構 238
9.4.4 纖維PLEC 239
9.5 無機發(fā)光器件 243
9.5.1 基于ZnS的發(fā)光材料 244
9.5.2 力致發(fā)光纖維 245
9.5.3 交流電致發(fā)光纖維 249
9.6 展望 256
參考文獻 257
第10章 纖維傳感器 261
10.1 柔性傳感器概述 261
10.1.1 柔性傳感器的發(fā)展歷程 261
10.1.2 柔性物理傳感器 263
10.1.3 柔性化學傳感器 266
10.2 纖維物理傳感器 268
10.2.1 纖維應變和壓力傳感器 268
10.2.2 紫外線纖維傳感器 276
10.2.3 溫度纖維傳感器 277
10.2.4 纖維神經(jīng)電極 279
10.3 纖維化學傳感器 280
10.3.1 可穿戴纖維化學傳感器檢測汗液中的分析物 281
10.3.2 可植入纖維化學傳感器監(jiān)測腫瘤和血液中的分析物 284
10.3.3 可植入纖維化學傳感器監(jiān)測腦內化學物質 287
10.3.4 可植入有機電化學晶體管監(jiān)測腦內化學物質 290
10.4 展望 292
參考文獻 293
第11章 纖維憶阻器 296
11.1 憶阻器概述 296
11.1.1 憶阻器的發(fā)展歷程 297
11.1.2 器件結構 299
11.1.3 工作原理 299
11.1.4 材料 302
11.2 纖維憶阻器的結構、性能及應用 303
11.2.1 纖維憶阻器的構建方法 303
11.2.2 纖維憶阻器的性能 306
11.2.3 纖維憶阻器的應用 308
11.3 小結和展望 309
參考文獻 310
第12章 新型纖維器件 313
12.1 纖維通信器件 313
12.1.1 通信器件概述 313
12.1.2 發(fā)展歷史 313
12.1.3 輻射機理 314
12.1.4 分類 315
12.1.5 結構 315
12.1.6 纖維通信器件的關鍵參數(shù) 316
12.1.7 影響因素 317
12.1.8 纖維通信器件的構造 318
12.1.9 纖維通信器件的應用 319
12.1.10 纖維光通信器件 321
12.2 植入式腫瘤治療纖維器件 321
12.3 小結與展望 322
參考文獻 322
第13章 纖維器件的連續(xù)制備 325
13.1 概述 325
13.2 平面器件的規(guī)模化制備技術 326
13.3 纖維電極的連續(xù)制備技術 328
13.3.1 金屬基纖維電極 328
13.3.2 碳基纖維電極 330
13.3.3 聚合物纖維電極 332
13.4 纖維器件的連續(xù)制備方法 333
13.4.1 涂覆法 333
13.4.2 濕法紡絲 336
13.4.3 熱拉伸法 337
13.4.4 加捻 338
13.4.5 3D打印 339
13.5 連續(xù)編織與纖維器件集成 340
13.6 小結與展望 343
參考文獻 344
第14章 纖維集成器件 347
14.1 集成器件概述 347
14.1.1 一體化器件 347
14.1.2 組裝器件 349
14.2 纖維集成器件概述 351
14.2.1 太陽能電池和超級電容器的集成器件 351
14.2.2 太陽能電池和鋰離子電池的集成器件 355
14.2.3 鋰離子電池和超級電容器的集成器件 356
14.2.4 可拉伸纖維集成器件 358
14.3 小結與展望 359
參考文獻 359
第15章 纖維器件的封裝 361
15.1 封裝材料概述 361
15.1.1 封裝材料的功能和要求 362
15.1.2 不同封裝材料的特性 363
15.1.3 封裝方法 368
15.2 纖維器件的封裝技術 369
15.2.1 纖維發(fā)光器件的封裝材料 369
15.2.2 纖維鋰離子電池的封裝材料 369
15.3 纖維器件的封裝方法 371
15.3.1 纖維發(fā)光器件的封裝方法 371
15.3.2 纖維鋰離子電池的封裝方法 374
15.4 總結 374
參考文獻 374
第16章 智能織物 376
16.1 智能織物概述 376
16.2 光伏織物 378
16.2.1 染料敏化太陽能電池織物 378
16.2.2 聚合物太陽能電池織物 382
16.2.3 鈣鈦礦太陽能電池織物 385