我國首次實(shí)現(xiàn)耦合摩擦納米發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)高效收集波浪能

中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的研究人員首次成功實(shí)現(xiàn)了耦合摩擦納米發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)對波浪能的收集，通過網(wǎng)格式摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）網(wǎng)絡(luò)中各單元的耦合作用，大幅提升了TENG在真實(shí)波浪環(huán)境中的工作效能。

研究人員首先基于紫外改性及摻混微顆粒的硅膠材料構(gòu)建了高性能TENG單元，實(shí)現(xiàn)了電荷量的大幅提升、對微小機(jī)械擾動的靈敏響應(yīng)及良好的耐久性。在低頻正弦激勵下，單個TENG單元的峰值功率可達(dá)1.28mW，平均功率為0.3mW；在單元優(yōu)化的基礎(chǔ)上，研究人員構(gòu)建了16個球形TENG單元形成的4×4陣列，整流的單次輸出電荷量達(dá)2.14μC，在低頻激勵下可輸出5.93mW的峰值功率和2.04mW的平均功率；通過真實(shí)波浪環(huán)境實(shí)驗(yàn)，闡明了網(wǎng)絡(luò)連接對于提升TENG單元效能的重要作用，提出了3種單元連接策略并構(gòu)建了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，其中，柔性連接結(jié)構(gòu)顯示出了更好的效果，柔性連接網(wǎng)絡(luò)的電荷量輸出達(dá)到未連接的分散單元的10倍以上；最后，采用耦合TENG網(wǎng)絡(luò)在水波驅(qū)動下為溫度計(jì)

供電，成功采集了水體的溫度，驗(yàn)證了其應(yīng)用于海洋監(jiān)測儀器供電等領(lǐng)域的潛力。

該項(xiàng)研究成果表明，摩擦納米發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)可作為波浪能收集的一種新穎有效的技術(shù)方案，采用高效的網(wǎng)絡(luò)連接策略，其還能向更大規(guī)模的單元系統(tǒng)擴(kuò)展，形成TENG模塊和大型網(wǎng)絡(luò)，為大范圍收集海洋波浪能提供了可行的路徑。 (科 苑)