浙江大學海洋學院摩擦納米發電機研究取得新成果 相關論文在《納米...

2020-12-08 MBA中國網

基於接觸起電和靜電感應的摩擦納米發電機，可以有效地將環境中以各種運動形式存在的機械能轉化為電能。同時，通過調整摩擦電材料的組成，來實現不同的摩擦電性進而實現不同的電學輸出。海洋學院研究團隊經過持續的研究，新提出了一種基於海藻酸金屬絡合物的具有可調控輸出特性的摩擦納米發電機，可用做自驅動智能鍵盤傳感系統。

研究成果

海藻酸鈉是一種藥用輔料，具有獨特的膠凝特性，可以與金屬離子反應形成穩定的有機-無機絡合複合材料。研究團隊吳迪同學在之前的工作中，通過一次水熱法將海藻酸與海水中的各種陽離子結合，並成功研製出可用於光催化的金屬-海藻酸新型材料。在此項研究基礎上，夏克泉同學提出了基於海藻酸金屬絡合物的摩擦電納米發電機（AMC-TENG），利用其有效地收集機械能，並通過合成含有不同金屬離子的絡合物來實現電學輸出的可調功能。

海藻酸金屬絡合物的製備過程以及AMC-TENG的製備過程

「海藻酸金屬絡合物和聚四氟乙烯（PTFE）薄膜可組成摩擦電對，而且海藻酸金屬絡合物可以通過簡單的化學合成方法製備。」夏克泉介紹，研究團隊通過一系列實驗，測試了海藻酸金屬絡合物的失電子能力，以及尺寸為3 cm × 3 cm AMC-TENG（Alg-Cu@PTFE）的電學性能，得到了它的短路電流、開路電壓、轉移電荷和功率密度的峰值，「它產生的電力輸出，可以點亮93個大功率LED燈。」考慮到AMC-TENG的電學輸出可調功能，研究團隊還設計了一種基於2-10進位轉換系統的自供電傳感陣列，並取得了良好的效果。

自驅動2-10進位轉換器傳感陣列

近年來，海洋學院海洋電子與智能系統研究所納米能源研究團隊持續開展摩擦納米發電機的研究，先後提出了X形狀紙基摩擦納米發電機、基於水氣球（WB-TENG）的多倍頻高性能摩擦納米發電機等。本項研究由該團隊聯合海洋學院海洋資源與環境研究所海洋功能材料研究團隊共同開展，通過利用具有海洋可降解材料製備了低成本、具有可調摩擦電性的TENG器件，將促進功能性TENG的發展。同時，也為多學科交叉融合提供了新的途徑。

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