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[学术] 滚球体育摩擦纳米发电机研究取得新成果 相关论文在《纳米能源》发表

来源:滚球体育直播 作者:夏之文 发布日期:2020-09-11 访问次数:319

基于接触起电和静电感应的摩擦纳米发电机,可以有效地将环境中以各种运动形式存在的机械能转化为电能。同时,通过调整摩擦电材料的组成,来实现不同的摩擦电性进而实现不同的电学输出。滚球体育研究团队经过持续的研究,新提出了一种基于海藻酸金属络合物的具有可调控输出特性的摩擦纳米发电机,可用做自驱动智能键盘传感系统。

研究成果“Tunable output performance of triboelectric nanogenerator based on alginate metal complex for sustainable operation of intelligent keyboard sensing system”近日在国际著名期刊《纳米能源》发表。论文第一作者为滚球体育2019级博士研究生夏克泉,共同第一作者为滚球体育2018级硕士研究生吴迪,通讯作者为国家引才计划专家徐志伟教授,合作作者包括滚球体育18级硕士生傅疆铭,博士后Nur Amin Hoque, 叶瑛教授等。

海藻酸钠是一种药用辅料,具有独特的胶凝特性,可以与金属离子反应形成稳定的有机-无机络合复合材料。研究团队吴迪同学在之前的工作中,通过一次水热法将海藻酸与海水中的各种阳离子结合,并成功研制出可用于光催化的金属-海藻酸新型材料。在此项研究基础上,夏克泉同学提出了基于海藻酸金属络合物的摩擦电纳米发电机(AMC-TENG),利用其有效地收集机械能,并通过合成含有不同金属离子的络合物来实现电学输出的可调功能。

海藻酸金属络合物的制备过程以及AMC-TENG的制备过程

“海藻酸金属络合物和聚四氟乙烯(PTFE)薄膜可组成摩擦电对,而且海藻酸金属络合物可以通过简单的化学合成方法制备。”夏克泉介绍,研究团队通过一系列实验,测试了海藻酸金属络合物的失电子能力,以及尺寸为3 cm × 3 cm AMC-TENGAlg-Cu@PTFE)的电学性能,得到了它的短路电流、开路电压、转移电荷和功率密度的峰值,“它产生的电力输出,可以点亮93个大功率LED灯。”考虑到AMC-TENG的电学输出可调功能,研究团队还设计了一种基于2-10进制转换系统的自供电传感阵列,并取得了良好的效果。

自驱动2-10进制转换器传感阵列

近年来,滚球体育海洋电子与智能系统研究所纳米能源研究团队持续开展摩擦纳米发电机的研究,先后提出了X形状纸基摩擦纳米发电机、基于水气球(WB-TENG)的多倍频高性能摩擦纳米发电机等。本项研究由该团队联合滚球体育海洋资源与环境研究所海洋功能材料研究团队共同开展,通过利用具有海洋可降解材料制备了低成本、具有可调摩擦电性的TENG器件,将促进功能性TENG的发展。同时,也为多学科交叉融合提供了新的途径。

(夏之文)