摩擦納米發(fā)電機(jī)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,能源危機(jī)日趨嚴(yán)重。摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、可收集環(huán)境中微小能量轉(zhuǎn)化成電能,在便攜式發(fā)電裝置、自供能傳感器等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。接觸面積、電負(fù)性差異等是影響TENG輸出的重要因素,本文創(chuàng)新性地提出了一種具有共面電極的可拉伸摩擦納米發(fā)電機(jī)(C-TENG),并通過(guò)表面微織構(gòu)制備實(shí)現(xiàn)大的接觸面積,進(jìn)而提高其輸出性能。
摩擦納米發(fā)電機(jī)原理
摩擦納米發(fā)電機(jī)由兩塊聚合物板堆疊而成,兩塊聚合物板分別由摩擦電特性不同的材料制成,作為摩擦層,金屬薄膜分別沉積在該裝置的頂部和底部,作為電極。當(dāng)受到外力驅(qū)動(dòng),摩擦納米發(fā)電機(jī)發(fā)生彎曲,由于表面具有一定的粗糙度,會(huì)通過(guò)摩擦產(chǎn)生等量異種的電荷,在界面區(qū)域形成摩擦電勢(shì)層;當(dāng)撤除外力時(shí),裝置會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的形態(tài),此時(shí),由于靜電感應(yīng),會(huì)驅(qū)動(dòng)電子的自由流動(dòng),從而在外電路中形成電流。
王中林團(tuán)隊(duì)提出的摩擦納米發(fā)電機(jī)模型
等離子體的作用
測(cè)試前用等離子體對(duì)表面進(jìn)行了處理硅橡膠主要由硅原子、氧原子以及一些有機(jī)基團(tuán)組成,其中有機(jī)基團(tuán)包括甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基等,測(cè)試前用等離子體對(duì)表面進(jìn)行了處理,引入有機(jī)基團(tuán)主要是提高硅橡膠的耐溫性能、可拉伸性能以及化學(xué)性質(zhì)。
藍(lán)色海洋能受到了眾多研究者的關(guān)注
將流體流動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為多層圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),以此用于收集水波能。球形 TENG發(fā)電機(jī)的內(nèi)部有多層結(jié) 構(gòu),結(jié)構(gòu)之間通過(guò)彈簧連接,可用于多方向能量的收集。有人提出了一種 由內(nèi)球和圓環(huán)殼組成的圓環(huán)結(jié)構(gòu)的TENG 陣列,可用于水波能量的收集。TENG對(duì)于收集大規(guī)模海浪能源以及藍(lán)色能源具有重要意義。
傳感器應(yīng)用方面
基于紡織技術(shù)的 TENG,利用紡織品的 摩擦電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力的感知,制備了壓力傳感器。
提出了一種基于 TENG 的自供電沖擊力傳感器,可用 于檢測(cè)墜落物體。
基于TENG 的自供電傳感器,用于機(jī)器學(xué) 習(xí)的智能檢測(cè)與識(shí)別。
一種自恢復(fù)、可調(diào)微結(jié)構(gòu)形狀記憶的 TENG,用于自供電水溫傳感器。
廣闊的應(yīng)用前景
TENG除了應(yīng)用于收集藍(lán)色海洋能、制作傳感器,還應(yīng)用于收集其他各種形式的能量,例如:風(fēng)能]、太陽(yáng)能、人體運(yùn)動(dòng)能、振動(dòng)能等。