人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機

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人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機

人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機從人類運動如步行、跑步和坐下當(dāng)中獲取生物力學(xué)能量，集成自供電系統(tǒng)。該發(fā)電機的工作機理是利用有源層和接觸材料之間摩擦所產(chǎn)生的電荷及相應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移，從不同物體之間的摩擦中獲得電能。當(dāng)將該人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機應(yīng)用到車輪上時，該發(fā)電機依靠集成在車輪上的分段電極發(fā)電，從路面和車輪之間的電位差變化獲得能量，即當(dāng)車輪表面與路面接觸時會因摩擦電效應(yīng)產(chǎn)生電荷，從而大幅提高車輛的燃油效率。智能座椅利用該發(fā)電機產(chǎn)生電量，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量、靈活、性價比高且穩(wěn)定的目標(biāo)。利用實例演示該發(fā)電機的性能，如將其應(yīng)用到玩具車上，該玩具車上有60個藍色和60個綠色的商用發(fā)光二極管LED和單色LCD燈及STOP指示器。當(dāng)玩具車在地上行進的時候，LED燈都能被點亮，而當(dāng)車輛停止的時候，STOP指示器就會變亮。該試驗結(jié)果表明，摩擦引起電子運動所產(chǎn)生的電能足以驅(qū)動發(fā)光二極管。這表明，人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機能夠在車輛行駛期間利用人體運動收集能量，并將獲得的能量轉(zhuǎn)換成電能，為車輛的各種無線裝置、GPS系統(tǒng)、電子裝置和其它傳感器提供電能，從而提高車輛的能量利用率。進一步的研究表明，該發(fā)電機的轉(zhuǎn)換效率與汽車的質(zhì)量和速度有密切關(guān)系。根據(jù)車輛及其行駛狀態(tài)的不同，發(fā)電量會有相應(yīng)的變化，但總體上估計，該種發(fā)電機能將車輛的燃油效率提高至少10%。該發(fā)電機制造簡單、成本低且穩(wěn)定性好，是一種具有前景的自供電電子技術(shù)，同時材料環(huán)保，屬于生物可降解材料。

刊名：ACS Applied Materials & Interfaces（英）

刊期：2016年第10期

作者：Arunkumar Chandrasekhar et al

編譯：朱會