【材料】利用磁性複合材料的非接觸摩擦納米發電機

2021-01-15 X-MOL資訊

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近日，香港理工大學的郝建華團隊通過利用磁性複合材料，研製出非接觸摩擦發電機，並成功應用於綠色能源的收集。相關研究結果分別在Advanced Materials和Nano Energy發表，並選為封面頁。



伴隨著人類社會的急速發展，人們對電力能源的需求急劇上升。傳統能源如石化能源的巨大消耗，導致了日益嚴重的溫室氣體效應和其它環境汙染，如何收集綠色能源諸如太陽能、風能與環境機械能，成為了各界關注的熱點。相比於傳統太陽能電池的複雜製備方式，基於摩擦生電原理而誕生的摩擦發電機具有製備簡單、高能源轉化率等優勢，能夠有效地將環境機械能轉換為電能。摩擦生電現象，在人們日常生活中十分普遍，比如秋冬季更換衣服，在衣物間產生的電火花；以及摩擦玻璃棒能夠吸附遂紙片，都屬於摩擦生電現象。如何收集摩擦產生的電能，並應用於實際生活，越來越吸引科研人員的關注。伴隨著穿戴電子設備的發展，如何收集人體運動的機械能並為穿戴電子設備充電，隨著摩擦發電機和壓電納米發電機的誕生而成為可能。但傳統摩擦發電機必須與外界機械運動接觸，從而導致摩擦發電機的電極和活性材料產生碰撞損耗和界面汙染。同時外界環境因素如粉塵、水汽等，容易吸附在活性層表面，進而降低摩擦發電機性能。


香港理工大學郝建華教授團隊研發的非接觸摩擦發電機成功的彌補了上述缺憾。該團隊通過將通過利用磁性合金(FeCoNi)/聚合物複合材料在磁場力作用下的驅使運動，實現了複合材料和磁體間的貼合作用，通過結合摩擦發電機，將外界機械力轉化為摩擦發電機活性層與金屬電極的貼合分離。由於將外界機械運動與摩擦發電機分離，從而形成新型非接觸摩擦發電機。外界機械力不能與摩擦發電機器件直接接觸，從而避免了傳統摩擦發電機中外界機械運動導致的電極損壞和有效材料汙染等問題。進一步研究非接觸摩擦發電機，能夠有效地將外界機械能轉化為電能和光能。通過將非接觸摩擦發電機於機械結構連接，能夠有效應用於風能和水能的收集，並轉化為電能和光能。



相關成果近期分別發表在《Advanced Materials》和《Nano Energy》上，文章第一作者是香港理工大學博士後黃龍彪。


1. 該論文作者為：Long-Biao Huang, Gongxun Bai, Man-Chung Wong, Zhibin Yang, Wei Xu, Jianhua Hao

原文（掃描或長按二維碼，識別後直達原文頁面）：


Magnetic‐Assisted Noncontact Triboelectric Nanogenerator Converting Mechanical Energy into Electricity and Light Emissions

Adv. Mater., 2016, 28, 2744-2751, DOI: 10.1002/adma.201505839


2. 該論文作者為：Long-biao Huang, Wei Xu, Gongxun Bai, Man-Chung Wong, Zhibin Yang, Jianhua Hao

原文（掃描或長按二維碼，識別後直達原文頁面）：


Wind energy and blue energy harvesting based on magnetic-assisted noncontact triboelectric nanogenerator

Nano Energy, 2016, 30, 36-42, DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.09.032


郝建華教授簡介


郝建華教授，本科、碩士和博士畢業於華中科技大學，並先後工作於美國Penn State University，加拿大University of Guelph和香港大學。2006年起，郝建華教授加盟香港理工大學，現為應用物理系副主任。目前，郝建華教授已發表超過200篇學術論文，研究興趣包括金屬離子摻雜發光材料與器件、功能性薄膜、二維材料、壓電光子學和納米發電機。


http://www.x-mol.com/university/faculty/35066


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