《日本新技术:一滴水流过半导体材料产生超5伏电压》

  • 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:2020-02-26
  • 据《日本经济新闻》报道,日本名古屋大学教授大野雄高和九州大学教授吾乡浩树研究团队开发出了只要一滴水流过其表面就能产生5伏以上电压的元件,可应用于传感器的电源。   在由碳原子形成单层片状结构的“石墨烯”上,水滴流过其表面时可以发电,但产生的电压只有几十毫伏到几百毫伏,不足以驱动传感器等电子设备。研究团队将目光投向了作为半导体材料而备受关注的“二硫化钼”。尽管二硫化钼可以制成极薄的薄片,但无法将仅为一层的薄片制作得很大很均匀。   

    研究团队开发出了一种新制造方法,使二硫化钼在蓝宝石底板上整齐地生长一层,然后再将其转印到塑料薄膜上。研究将约3~4厘米大小的元件倾斜,并在其表面滴上水滴,就可以产生5~8伏的电压,这样的电压足以驱动电子设备工作。   即将普及的物联网(IoT)要求业界开发出利用热量及振动等环境中微弱能量来发电的技术。尽管人们自古以来就运用水流进行发电,但工厂的管道及上下水道等处的细微水流却一直难以利用,此次名古屋大学开发的微水流发电技术值得期待。

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    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2020-03-02
    • 据《日本经济新闻》报道,日本名古屋大学教授大野雄高和九州大学教授吾乡浩树研究团队开发出了只要一滴水流过其表面就能产生5伏以上电压的元件,可应用于传感器的电源。 在由碳原子形成单层片状结构的“石墨烯”上,水滴流过其表面时可以发电,但产生的电压只有几十毫伏到几百毫伏,不足以驱动传感器等电子设备。研究团队将目光投向了作为半导体材料而备受关注的“二硫化钼”。尽管二硫化钼可以制成极薄的薄片,但无法将仅为一层的薄片制作得很大很均匀。 研究团队开发出了一种新制造方法,使二硫化钼在蓝宝石底板上整齐地生长一层,然后再将其转印到塑料薄膜上。研究将约3~4厘米大小的元件倾斜,并在其表面滴上水滴,就可以产生5~8伏的电压,这样的电压足以驱动电子设备工作。 即将普及的物联网(IoT)要求业界开发出利用热量及振动等环境中微弱能量来发电的技术。尽管人们自古以来就运用水流进行发电,但工厂的管道及上下水道等处的细微水流却一直难以利用,此次名古屋大学开发的微水流发电技术值得期待。
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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-03-02
    • 图a是基于液滴的发电机(DEG)的示意图。图b是在玻璃基板上制造的四个平行的DEG器件的光学图像。 香港城市大学/自然 图 记者近日从香港城市大学获悉,由该校学者领导的研究团队,成功研发出一款新型液滴式发电机。该液滴发电机设有类似晶体管的结构,使其瞬时功率密度较现时类似的液滴发电机增加数千倍,并大大提升电能转化效率。这一成果发表于最新一期《自然》杂志上。 据了解,传统液滴发电机基于液滴撞击表面时的摩擦和静电感应而产生电力,但受表面摩擦电荷数量的限制,这种方式的电能转化效率较低。而上述研究团队的两大关键性发现克服了这一问题。 团队成员、香港城市大学王钻开教授介绍,这两大关键性发现,一是当水滴持续撞击可长期带有电荷的永电体材料聚四氟乙烯(PTFE)时,所产生的表面静电荷会不断累积至饱和水平。二是他们研发了一组类似于场效应晶体管的独特结构,该结构由一个铝电极和一个表面加上了一层PTFE薄膜的铟锡氧化物(ITO)电极所组成。当水滴撞击PTFE/ITO表面,并在表面上散开时,由于水是导电的,会“接通”铝电极和PTFE/ITO两个电极之间的通路,变成一个可通电的完整电路。基于这项设计,连续不断的水滴使PTFE上积存了高密度的表面静电荷。同时,每当水滴接通了两个电极,所有积存在PTFE上的电荷都全被释放,产生电流。因此,瞬时功率密度和电能转化效率都大幅提升。 “我们的研究显示,一滴100微升的水滴由15厘米的高度滴下,可产生超过140伏特电压,发电机产生的电能足以点亮100盏小LED灯。”王钻开表示,这项研究成果可以帮助全球开发更多水资源,未来可以推广和安装在不同液体与固体接触的表面,例如轮船船身、海岸边甚至雨伞表面,以充分利用低频的水动能。