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王佩红副教授课题组在高性能摩擦纳米发电机研制及传感应用方面取得重要进展

编辑:来源:赌钱网站 日期:2018-09-20点击:366属于:科研快讯
 

王佩红副教授课题组在高性能摩擦纳米发电机研制及传感应用方面取得系列重要进展

  

    近日,赌钱网站王佩红副教授课题组与美国佐治亚理工学院王中林教授课题组、天津大学潘伦教授课题组、大连海事大学徐敏义教授课题组等合作,在高性能摩擦纳米发电机(TENG)收集机械能量及多功能传感应用方面取得系列重要进展。相关研究成果分别以“An Ultra-Low-Friction Triboelectric-Electromagnetic Hybrid Nanogenerator for Rotation Energy Harvesting and Self-Powered Wind Speed Sensor”、“Complementary electromagnetic-triboelectric active sensor for detecting multiple mechanical triggering”和“A soft and robust spring based triboelectric nanogenerator for harvesting arbitrary directional vibration energy and self-powered vibration sensing”为题,发表在材料领域著名期刊《ACS NanoIF=13.7)、Advanced Functional MaterialsIF=13.3和《Advanced Energy Materials》(IF=21.8)上。

  

论文链接分别为:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b04654

该项研究提出一种利用柔性聚合物薄膜与金属薄膜电极之间为柔性接触的新型TENG结构,来克服了传统器件中摩擦层之间为硬-硬接触,导致摩擦阻力很大限制实际应用的缺点,来有效采集各种微弱旋转能量,例如风能、水能等。同时,将微型电磁发电机(EMG)有机集成到该TENG结构中,构成一种复合式纳米发电机,进一步提高其采集能量的效率。结果证明该新型复合纳米发电机在收集各种微弱旋转能量及作为自供能风速传感器等方面有着巨大的实际应用价值。

Abstract Image

  

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201705808

本项工作提出了一种功能互补型主动式力学传感器的新型设计,利用TENGEMG的不同特性,来同时监测静态和动态信号,实现多物理信号的实时传感。该器件将TENGEMG集成在一个键盘按键形状的PDMS柔性结构中,当外界机械触发信号作用在该传感器上时,TENG主要收集与频率无关的静态信号比如外力等,而EMG主要收集动态信号例如速度等。该复合结构也可以实时把微弱的机械能收集并转换成电能为微型电子器件供电。试验证明该新型主动式传感器未来在人机界面、身份识别甚至安保系统都有着很大的潜在应用。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201702432

如何更加有效地收集环境中各种闲置且方向变化的振动能量是目前能量收集领域需要解决的关键问题之一。本工作提出一种兼具柔性和弹性的可以采集任意方向振动能量的新型TENG。其主体为一被聚合物包裹的螺旋弹簧,在外界振动作用下,该弹性结构可以实现面内和面外的共振。因此,可以采集多方向的振动能量。另外,试验证明该TENG可以作为自供能主动式振动传感器来环境振动的加速度和频率。因此,该新型TENG在收集任意方向振动能量及自供能振动传感器方向有着很大的应用价值。

https://onlinelibrary.wiley.com/cms/attachment/c46bd45d-7450-442a-b209-8c6da4687bbb/aenm201702432-gra-0001-m.jpg

  

上述工作得到国家自然科学基金(61671017)、安徽省自然科学基金(1508085ME72、安徽省高校优秀拔尖人才培育资助项目(gxyqZD2018004)、安徽省高校省级自然科学研究重点项目(KJ2016A787)和国家留学基金等项目的支撑。


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