免费av大片在线看_日本久久东京热午夜_日韩欧美亚洲中文字幕国_大战刚结婚的少妇_亚洲AV成人综合网成人_91九色丨PORNY丨交换_成人动漫网站_欧美在线专区

  微電子技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展給人類的生活帶來(lái)了巨大的變化，大量分布于環(huán)境中傳感節(jié)點(diǎn)的供電問(wèn)題已成為傳感網(wǎng)絡(luò)向前發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。因此，收集環(huán)境中的清潔能源（海洋能，風(fēng)能和太陽(yáng)能等）為傳感節(jié)點(diǎn)持續(xù)有效地提供為實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)傳感網(wǎng)絡(luò)提供了一種可持續(xù)而穩(wěn)定的供電策略。王中林院士于2012年提出的摩擦納米發(fā)電機(jī)（Triboelectric nanogenerator, TENG）可將環(huán)境中的機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)化為電能，其具有重量輕、材料選擇豐富、結(jié)構(gòu)靈活、易于制造、成本低等優(yōu)點(diǎn)。如何設(shè)計(jì)一種具有超高輸出穩(wěn)定性，耐久性和低頻下較高能量轉(zhuǎn)化效率的摩擦納米發(fā)電機(jī)仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。 

  近日，在中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士的指導(dǎo)下，林志明博士、研究生張彬彬（共同一作）等人提出了一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤(pán)式摩擦納米發(fā)電機(jī)相結(jié)合的發(fā)電機(jī)，該設(shè)計(jì)方案為摩擦納米發(fā)電機(jī)的耐久性提升提供了有效的途徑。同時(shí)，基于單擺模式的轉(zhuǎn)盤(pán)式摩擦納米發(fā)電機(jī)單元可將環(huán)境中的低頻激勵(lì)轉(zhuǎn)化為高頻的電能輸出，提高了能量轉(zhuǎn)化效率。在受到外界激勵(lì)時(shí)（如波浪），傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使摩擦層間接觸分離，實(shí)現(xiàn)接觸帶電過(guò)程。環(huán)境中的擾動(dòng)使轉(zhuǎn)盤(pán)式摩擦納米發(fā)電機(jī)在沒(méi)有摩擦阻力的條件下作單擺運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)低頻激勵(lì)下的高頻電輸出。該發(fā)電機(jī)連續(xù)工作50萬(wàn) 次后電輸出僅衰減1.8%。通過(guò)收集波浪能，該發(fā)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)溫濕傳感器實(shí)現(xiàn)環(huán)境中的自驅(qū)動(dòng)傳感。該成果以題為“Rationally designed rotation triboelectric nanogenerators with much extended lifetime and durability”發(fā)表在Nano Energy上。 

圖1 摩擦納米發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

a) 摩擦納米發(fā)電機(jī)的水中示意圖。b) 摩擦納米發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)分解圖。c) 定子和轉(zhuǎn)子的照片。d) PTFE摩擦層的SEM圖像

圖2 摩擦納米發(fā)電機(jī)的工作原理

a) 摩擦納米發(fā)電機(jī)的接觸帶電過(guò)程。b) 摩擦納米發(fā)電機(jī)的靜電感應(yīng)實(shí)現(xiàn)電輸出過(guò)程。

圖3 摩擦納米發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)移電荷測(cè)量

a) 摩擦納米發(fā)電機(jī)所受環(huán)境激勵(lì)示意圖。b)不同激勵(lì)次數(shù)的轉(zhuǎn)移電荷數(shù)量。c) 連續(xù)激勵(lì)轉(zhuǎn)移電荷數(shù)量曲線。d) 不同激勵(lì)間隔時(shí)間的轉(zhuǎn)移電荷數(shù)量曲線。e) 不同激勵(lì)作用力的轉(zhuǎn)移電荷數(shù)量曲線。e) 不同激勵(lì)角度的轉(zhuǎn)移電荷數(shù)量曲線。

圖4 摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出性能

a) 不同激勵(lì)加速度的電壓和電流輸出。b) 單次激勵(lì)下電輸出特性。c) 在各種負(fù)載下的峰值電流、電壓和峰值功率輸出。d) 摩擦層表面電荷數(shù)量的變化。e) 摩擦納米發(fā)電機(jī)電輸出的耐久性測(cè)試。

圖5 摩擦納米發(fā)電機(jī)在水波中的能量收集性能和應(yīng)用演示

a) 摩擦納米發(fā)電機(jī)的整流輸出陣列示意圖。b) 單一摩擦納米發(fā)電機(jī)中嵌入不同數(shù)量摩擦層的電輸出對(duì)比。c) 嵌入不同數(shù)量摩擦層的充電測(cè)試對(duì)比。d) 水波驅(qū)動(dòng)下，摩擦納米發(fā)電機(jī)點(diǎn)亮“OCEAN”LED的照片。e) 摩擦納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)溫濕傳感器的照片。

  本文中報(bào)道了一種提高摩擦納米發(fā)電機(jī)耐久性與低頻下高效輸出的方法，其通過(guò)感受外部激勵(lì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)盤(pán)式摩擦層接觸和分離，轉(zhuǎn)盤(pán)式摩擦納米發(fā)電機(jī)在外部擾動(dòng)下，可無(wú)摩擦阻力作單擺運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電能輸出。該摩擦納米發(fā)電機(jī)大大提高了工作的耐久性和低頻下的能量轉(zhuǎn)化效率，可為環(huán)境中的傳感節(jié)點(diǎn)持續(xù)供電。作者相信這一方法將有助于摩擦納米發(fā)電機(jī)耐久性的進(jìn)一步研究。 

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104378