新聞網(wǎng)訊 隨著物聯(lián)網(wǎng)傳感器（例如森林、海洋、地下管道等無市電供應(yīng)的傳感器）、可植入醫(yī)療器械（例如心臟起搏器）、柔性可穿戴器件等快速發(fā)展，對(duì)自驅(qū)動(dòng)納米能源的需求越來越迫切。摩擦電納米發(fā)電機(jī)可將環(huán)境中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，作為選擇之一，可為自驅(qū)動(dòng)電子器件提供持續(xù)能源。但是，傳統(tǒng)的摩擦電納米發(fā)電機(jī)是基于接觸帶電和靜電感應(yīng)的耦合直接產(chǎn)生交流電，需要一個(gè)整流器來獲得直流電才能驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備。這極大地限制了能源系統(tǒng)的便攜性、微型化和能源效率，也限制了納米發(fā)電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。
針對(duì)這一難題，物理科學(xué)學(xué)院龍?jiān)茲山淌谡n題組與中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士合作，設(shè)計(jì)了一種新型的直流摩擦電納米發(fā)電機(jī)。該設(shè)計(jì)選擇具有不同電子獲取能力的材料（例如銅、木頭和鋁）作為納米發(fā)電機(jī)電極，摩擦電層的電子獲取能力介于兩種電極材料之間，因此摩擦電層可以連續(xù)地將電子從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極，實(shí)現(xiàn)電子的單向流動(dòng)。新設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)模式摩擦電納米發(fā)電機(jī)不需要整流器或空氣擊穿，成功實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、高效的直流輸出，電壓可達(dá)80伏，電流可達(dá)每平米270微安，并實(shí)現(xiàn)了給電容器快速充電和驅(qū)動(dòng)小型電子設(shè)備正常工作。其他材料的電極和摩擦電層也實(shí)現(xiàn)了直流輸出，證明了該設(shè)計(jì)的通用性。
該成果發(fā)表在國際知名期刊Nano Energy, 90, 106531 (2021)上，論文第一作者單位是青島大學(xué)，第一作者是博士研究生宋威志，通訊作者是龍?jiān)茲山淌诤屯踔辛衷菏俊ano Energy最新影響因子是17.881。這項(xiàng)工作是該課題組上半年在電紡納米纖維用于智能房屋白天輻射散熱制冷（Nano Energy, 82, 105695 (2021)）之后取得的又一重要進(jìn)展。
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