旋转结构摩擦纳米发电机的材料、结构及应用研究进展

综述了近年来旋转结构摩擦纳米发电机(R-TENG)在能量收集和传感领域的研究进展,介绍了不同结构R-TENG的基本工作原理、性能调控以及应用。详细分析了导电刷式结构、接触-分离式结构、独立层式结构以及恒流式结构的R-TENG,总结了各种结构R-TENG将振动、旋转、波浪、风和热源等能量高效转化为电能的方法和规律,比较了它们各自的结构设计、外部激励和电力输出。重点介绍了独立层结构中较为关键的减磨结构、悬浮结构以及模式切换。研究表明R-TENG具有将环境中的机械能转化为电能的应用潜力。最后,指出了R-TENG未能进行产业化的主要原因,同时展望了R-TENG在自供能传感、分布式能源等领域的未来发展方向。

纳米能源所旋转式直流摩擦纳米发电机研制成功

中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士领导的研究小组最近研制成功旋转式直流摩擦纳米发电机，用于对旋转机械能的有效收集，首次实现了恒定电流的输出，相关论文于3月2日在线发表于《先进能源材料》（Adv．EnergyMater．DOI：10．1002／aenm．201301798）。

旋转式直流摩擦纳米发电机研制成功

中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士领导的研究小组最近研制了旋转式直流摩擦纳米发电机，用于对旋转机械能的有效收集，首次实现了恒定电流的输出。

基于皮毛的摩擦纳米发电机的性能

摩擦纳米发电机(TENG)可以从环境中捕捉到细微的能量并转换为电信号输出,为了解决TENG接触面的机械磨损所引起的输出稳定性下降的问题,基于动物皮毛摩擦层制备旋转接触式的TENG,并研究了TENG输出性能的变化。结果表明,使用兔毛摩擦层后,TENG的输出性能以及稳定性得到有效提升。在20 r/min的转速下,最大开路电压约为156.9 V,最大短路电流约为310 nA。与铜摩擦层的TENG相比,其输出电压提升了约12.5%,且接触面的机械磨损更小。该TENG在10000个周期耐久性测试后,峰值电压仅有7.3%的轻微下降。通过点亮将近120支LED,可以验证兔毛TENG良好的输出性能,为TENG的高性能、低损耗应用提供实用策略。

中科院成功研制摩擦纳米发电机

记者从中国科学院获悉，该院与北京市2012年联合共建的新研究单元——中科院北京纳米能源与系统研究所（中科院纳米能源所）最近研制成功旋转式直流摩擦纳米发电机，用于对旋转机械能的有效收集，首次实现了恒定电流的输出。

摩擦纳米传感技术在人体关节运动角度测量中的应用

为了准确测量人体运动过程中关节活动的角度,本研究基于摩擦纳米发电机的传感特性,设计了一种旋转圆盘式摩擦纳米发电机(RDTENG)。通过对RDTENG进行理论分析,建立了摩擦纳米发电机的角度传感模型,推导了开路和闭路状态下RDTENG的电信号和转子旋转角度之间的关系。仿真和实验结果表明,RDTENG处于开环电路时,其开路电压峰值不受转子转速变化的影响,开路电压随转子的旋转角度发生周期性变化,且角度测量范围不受限制;而RDTENG处于闭环电路时,其输出电压的峰值与转子转速呈现明显的线性相关性,线性相关系数为0.9878,角速度传感灵敏度为0.0472V/(rad/s)。研究结果证明了RDTENG在人体运动监测领域的应用可行性,为进一步提高人体运动监测的精度和可靠性提供了一种方法和思路。