摩擦纳米发电机

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/28,#,摩擦纳米发电机,(TENG)Triboelectric Nanogenerators,纳米发电机简介,纳米发电机是一种新型的自供电装置。它能够从环境中直接收集微小能量变化并将其转化为电能。它不仅是一种能量收集方式，更是一种新的发电终端,。,王中林,华裔美籍物理学博士，美国佐治亚理工学院终身教授，纳米材料科学与技术中心主任，西安电子科技大学荣誉教授，中国科学院外籍院士,2006,年，王中林成功地研制出世界上最小的发电机,纳米发电机。该成果发表在当年出版的,science,杂志上，并入选中国两院院士评选的“,2006,年国际十大科技进展新闻”,纳米发电机,3,种典型的技术路径,压电式纳米发电机,热释电式纳米发电机,摩擦纳米发电机,摩擦纳米发电机是利用摩擦电效应和静电感应相结合原理收集环境机械能产生电能的器件,摩擦纳米发电机原理,1.,原始状态下，两种材料有一定的空隙。,2.,当外加施加压力或弯曲力时，两种材料相互摩擦，发生电荷转移，形成摩擦电荷,3.,形变力释放后，两个表面自动分开，由于中间夹杂空气层，两面上电荷不能完全中和，形成电势差。,4,，为平衡这个电势，通过静电感应在北部电极板上感应出相反电性的电荷。外部电路会形成瞬间电流,5.,再次施加压力，摩擦电荷产生的电势不断降低，感应电荷通过外电路沿相反方向流动，直至两材料重新接触，电流归零,如此周期性地施加机械形变将会持续产生交流电流信号,材料,聚酰亚胺,kapton,薄膜叠放在聚对笨二甲酸乙二醇酯,PET,基底上。该结构顶部和底部两个表面通过真空溅射法分别镀有,Au,或,AuPd,合金电极层，厚度为,100nm,左右。,金属电极层作用：,a.,通过静电感应的方式会生成电性相反的移动电荷,;b.,作为器件的正负输出电极直接与外电路相连,研究表面粗糙度对电能输出的影响,结果表明，用细砂纸打磨后的聚合物膜组装好的器件其电能输出相比于未打磨的器件有所提高。这表明适当增加表面粗糙度，会增大摩擦起电的效果,Kapton,和,PET,膜表面结构的原子力显微镜,(AFM),照片，说明其具有不同的粗糙度,TENG,优点,制备工艺简单，制备价格低廉，利于大规模生产,收集能量种类繁多，如人体机械能，齿轮转动动能，海水运动波动能等只要引发摩擦的能量，就能被收集,更容易组合成多级纳米发电机，提高输出电压,与其他种类纳米发电机集成，能够同时收集多种能量。,TENG,的应用,自驱动系统,作为独立的电源来驱动电子器件和系统,驱动个人电子产品,收集日常生活中人体产生的大量的机械能，用,TENG,将这些机械能转换成电能来给手机，笔记本电脑等个人移动产品充电,主压强传感器,对于外界压强变化引起的运动和振动，,TENG,能够有效的输出电能。因此,TENG,可以用作主动传感器来探微小的压强变化，并能达到很高的灵敏度，且不依赖外界电源,谢谢,