《研究新突破!贴近皮肤表面的纳米发电机!》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-02-26
  • 很快,到处找电源插座可能会成为过去式。相反,电子设备将会从一个小小金属片上获得电力,当接触身体时,能够通过弯曲手指和其他基本动作产生电力。

    这是由布法罗大学和中国科学院(CAS)半导体研究所(IoP)共同合作研究项目中提出的概念。在Nano Energy 杂志上在线发表的研究论文中,对该金属片(一种可摩擦生电的纳米发电机)进行了描述。

    没有人喜欢受限于电源插座上或拖着便携式充电器。人体本身就是丰富的能量来源。那为什么不好好利用它呢?

    Qiaoqiang Gan是UB工程与应用科学院电气工程专业的第一作者和副教授。

    当特定材料与不同材料摩擦时,会发生摩擦起电现象。生活中大部分静电都是摩擦电。 研究人员提出了利用摩擦电效应制造纳米发电机 ;然而,大多数很难制造(需要复杂的光刻)或研究方案不经济。 UB和CAS团队正在创建的选项卡解决了这两个难题。

    两层薄金层中夹着聚二甲基硅氧烷 (也称为PDMS,一种用于橡皮泥,隐形眼镜和其他产品的硅基聚合物)。一层黄金必须在设备上伸展,使其在使用时揉皱,并使其看起来像一个小山脉。例如,当手指弯曲时重新施加力,这种运动会导致金层与PDMS之间产生摩擦。

    图为摩擦纳米发电机的原型 (图片来源:纳米能源)

    “这会导致电子在金层之间来回流动。摩擦越多,产生的功率就越大。”另一主要作者,中国科学院物联网教授Yun Xu博士对此进行解释。

    该研究针对一个1.5厘米长,1厘米宽的小垂片。它提供的最大电压为124V,最大功率密度为0.22mW/cm2,最大电流为10 μA.。虽然这不足以为智能手机进行快速充电,但是它可以同时点亮48个红色LED灯。

    这项研究的共同作者包括IoP和CAS的Huamin Chen; Nan Zhang博士,都来自UB。

    由于这个装置可以很容易地制作,所以张博士组织了一个UB大学生团队,负责提高该装置的性能。该团队计划利用更大片的黄金,这样,这些黄金在拉伸和折叠时预计会提供更多的电力。

    研究人员还参与了创建便携式电池以存储装置产生的能量。他们预计该系统将成为一系列可穿戴和自供电电子设备的电源。

    该研究项目由美国国家科学基金会,中国国家基础研究发展计划,国家自然科学基金,北京市科技计划项目,中国科学院前沿科学重点研究项目和国家重点研究发展计划资助。

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