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    【學術】物理學院胡陳果教授課題組在Nature Communications發表研究成果

    來自: 物理學院       作者:魏娟   編輯:邱楠       時間:2019-04-02

    2019年3月29日,重慶大學物理學院胡陳果教授科研團隊和中科院北京納米能源與系統研究所王中林院士團隊合作研究論文“Integrated charge excitation triboelectric nanogenerator” (完整的電荷激勵摩擦納米發電機)以重慶大學為第一單位和通訊單位在Nature 子刊Nature Communications 上發表。重慶大學劉文林博士為第一作者,重慶大學胡陳果教授,北京納米能源與系統研究所王中林院士和佐治亞理工大學郭恒宇博士后為共同通訊作者。

    隨著便攜式、可穿戴和物聯網的快速發展,人們投入了大量的工作來發展可持續、便攜式和分散能源。與此同時,與人類活動有關的環境機械能量為能量收集提供了一個理想的能量源。對比傳統的電磁發電機,摩擦納米發電機(Triboelectric Nanogenerator , TEGN)由于其質量輕、低成本和高效收集低頻能量的優點在近幾年引起了廣泛的關注。由于TENG的輸出能量與其面電荷密度平方成正比,摩擦材料表面低的面電荷密度嚴重限制了TENG的實際應用。為了增加TENG的面電荷密度,人們從改善摩擦材料等多個方面來致力于提高面電荷密度,然而提高程度十分有限。為此,外電荷泵浦方法被提出來改善面電荷密度,并得到了1mC/m2的大面電荷密度,然而其低的電荷注入速度和復雜的結構限制了外電荷泵浦TENG的實際應用。

    類似于傳統的勵磁發電機,該論文報道了結合倍壓電路開發了完整的外電荷激勵TENG和自電荷激勵TEGN,通過結構設計實現了激勵電荷直接儲存在電極上并得到了1.25mC/m2的大面電荷密度。同時,相比于外電荷泵浦方法,自電荷激勵模式下實現了10倍的電荷注入速度提升,并且去掉了泵浦TENG部分從而得到了更為簡單的TENG結構。展示了自電荷激勵TEGN在擴展TEGN實際應用中的巨大潛在價值。通過研究電磁發電機的發展歷史,自電荷激勵TEGN的實現也展現了TEGN在大尺寸、高電壓發電應用方面的潛在可能。

    該研究得到了國家自然科學基金和中央高?;究蒲袠I務費的支持。


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