上海微系統(tǒng)所等在納米發(fā)電機(jī)制造技術(shù)研究方面獲進(jìn)展
為了滿足便攜式、微小型無線電子器件的能源需求,從環(huán)境中獲得能量轉(zhuǎn)化為電能變得越來越重要。近年來,高效、結(jié)構(gòu)簡單的摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)的出現(xiàn),為解決上述問題提供了契機(jī)。摩擦納米發(fā)電機(jī)是基于摩擦-電效應(yīng)將機(jī)械能量轉(zhuǎn)換為電能的能量采集轉(zhuǎn)換裝置,已被廣泛研究應(yīng)用于采集人體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的能量,以及風(fēng)能,水能,振動(dòng)能等環(huán)境能量。此外,TENG被廣泛研究用于觸覺感測,壓力,應(yīng)變,慣性,生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)感應(yīng)等應(yīng)用中的自供電傳感器。隨著全球?qū){米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的興趣和研究的增加,納米發(fā)電機(jī)(TENG)的規(guī)模化制造技術(shù)研究日趨緊迫,這對現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)現(xiàn)納米發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用十分重要。
近日,中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所無線傳感網(wǎng)事業(yè)部副研究員周曉峰和博士研究生劉超然,與香港城市大學(xué)副教授王鉆開、浙江大學(xué)教授車錄鋒和華東師范大學(xué)教授陳少強(qiáng)合作,以具有優(yōu)良生物兼容性的蠶絲蛋白和高度透明的柔性ITO/PET材料作為摩擦材料,通過簡單的氣壓式噴涂工藝,實(shí)現(xiàn)了TENG的批量化制造。所研制TENG的最大輸出電壓達(dá)到213.9 V,其瞬時(shí)功率密度達(dá)到68.0 mW / m2。通過采集人體簡單動(dòng)作的機(jī)械能,轉(zhuǎn)換為電能后可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮白光LED陣列,并且納米發(fā)電機(jī)展現(xiàn)出了良好的的透光性。這種納米發(fā)電機(jī)在柔性電子、生物兼容醫(yī)療、透明能量采集轉(zhuǎn)換領(lǐng)域展現(xiàn)了極大的應(yīng)用前景。研究表明,這種簡單的噴涂工藝可以實(shí)現(xiàn)高效率,大規(guī)模,高產(chǎn)量和低成本的TENGs制造,為納米發(fā)電機(jī)研究的實(shí)用化、商業(yè)化進(jìn)程提供了新的技術(shù)思路。 該研究成果以Toward large-scale fabrication of triboelectric nanogenerator (TENG) with silk-fibroin patches film via spray-coating process為題發(fā)表在Nano Energy上。 研究工作得到了微系統(tǒng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金的支持。 論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.09.038 關(guān)鍵詞: 納米發(fā)電機(jī)
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