摩擦纳米发电机
随着科学技术的进一步发展,能源危机日趋严重。摩擦纳米发电机(TENG)结构简单、制造成本低、可收集环境中微小能量转化成电能,在便携式发电装置、自供能传感器等领域有重要应用前景。接触面积、电负性差异等是影响TENG输出的重要因素,本文创新性地提出了一种具有共面电极的可拉伸摩擦纳米发电机(C-TENG),并通过表面微织构制备实现大的接触面积,进而提高其输出性能。
摩擦纳米发电机原理
摩擦纳米发电机由两块聚合物板堆叠而成,两块聚合物板分别由摩擦电特性不同的材料制成,作为摩擦层,金属薄膜分别沉积在该装置的顶部和底部,作为电极。当受到外力驱动,摩擦纳米发电机发生弯曲,由于表面具有一定的粗糙度,会通过摩擦产生等量异种的电荷,在界面区域形成摩擦电势层;当撤除外力时,装置会恢复到原来的形态,此时,由于静电感应,会驱动电子的自由流动,从而在外电路中形成电流。
王中林团队提出的摩擦纳米发电机模型
等离子体的作用
测试前用等离子体对表面进行了处理硅橡胶主要由硅原子、氧原子以及一些有机基团组成,其中有机基团包括甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基等,测试前用等离子体对表面进行了处理,引入有机基团主要是提高硅橡胶的耐温性能、可拉伸性能以及化学性质。
蓝色海洋能受到了众多研究者的关注
将流体流动的能量转化为多层圆盘的旋转运动,以此用于收集水波能。球形 TENG发电机的内部有多层结 构,结构之间通过弹簧连接,可用于多方向能量的收集。有人提出了一种 由内球和圆环壳组成的圆环结构的TENG 阵列,可用于水波能量的收集。TENG对于收集大规模海浪能源以及蓝色能源具有重要意义。
传感器应用方面
基于纺织技术的 TENG,利用纺织品的 摩擦电效应实现了对压力的感知,制备了压力传感器。
提出了一种基于 TENG 的自供电冲击力传感器,可用 于检测坠落物体。
基于TENG 的自供电传感器,用于机器学 习的智能检测与识别。
一种自恢复、可调微结构形状记忆的 TENG,用于自供电水温传感器。
广阔的应用前景
TENG除了应用于收集蓝色海洋能、制作传感器,还应用于收集其他各种形式的能量,例如:风能]、太阳能、人体运动能、振动能等。