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主標題:惠(huì)州發電機維修_中科院院士(shì)王中林小組(zǔ)研製出(chū)柔性摩擦電發電機(jī)
副(fù)標題:惠州發電機維(wéi)修_惠州(zhōu)柴油發電機保養_惠州進口發電機維修
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日前(qián),在中國科學院外籍院士、美國佐治亞理(lǐ)工學院教授王中(zhōng)林領(lǐng)導下,由範風茹、林龍和朱光等組成的研究小組巧妙地利用摩擦起電和(hé)靜電感應(yīng)的原(yuán)理,成功研製出柔性摩擦電發電機以及基於該原理(lǐ)的透明摩(mó)擦(cā)電發電機兼高性能壓力傳感器。
能源問題是影響人類進步和可持續發展的重大問題之一,各種圍(wéi)繞新能源開發、可再生能源重(chóng)複利用的研(yán)究正在世界各(gè)地如火如荼地(dì)進行之中。基於納米器件的能源研究工作是在小(xiǎo)尺度範圍內進行的,雖然(rán)無法解決人(rén)類傳統能源日益枯竭的問題,但(dàn)卻也足以影響到人們的(de)日常(cháng)生活,特別是(shì)便攜式和移(yí)動式(shì)小型電子設備。
研究人員通過合理的(de)設計器件結構,使(shǐ)得摩(mó)擦起電這一古老的現象展現出新的應用價值和潛力。整個摩擦電發電機則依靠(kào)摩(mó)擦電電勢的充電泵效應,將兩種鍍有金(jīn)屬電極的高分子(zǐ)聚合物薄膜——聚酰亞胺(àn)(Kapton)膜和聚對苯二甲酸(suān)乙二醇酯(PET)膜貼合(hé)在一起組成器件,在外力作用器件產生機械(xiè)形變,導(dǎo)致兩層聚合物膜之間(jiān)發生相互摩擦,從而產生(shēng)電荷分離並形成電勢差。而兩(liǎng)個金屬(shǔ)極板(bǎn)作為發(fā)電機的電能輸出端,通過靜電感應可以在(zài)表麵生成感應電荷(hé)。感(gǎn)應電荷在(zài)摩擦電電勢驅動下流經外電路即可形成電流。實驗(yàn)結果(guǒ)表明,在僅僅0.13%的機械形變下,單個器(qì)件的輸出電壓達到3.3V,輸出電流0.6μA,峰值功率密度10.4MW/cm3。
據介紹,摩擦電(diàn)發電機有以下幾個獨特的優勢。首先,這是一種以新穎的原理和方(fāng)法為基礎的新型發電機,由於其全高聚物的結構特性(xìng),它很可(kě)能會為有機(jī)電子器(qì)件和柔性電子學的研(yán)究和(hé)應用開辟新的研究領域;其次,整個器件的製造工藝不需(xū)要昂(áng)貴的原材料和(hé)先進的製(zhì)造設備,這將有利於它大規模工(gōng)業生產和實際應用;最後,整個器件以柔性聚合物膜為基本結(jié)構,易加工,器件(jiàn)的使用壽命長,並且容易和其他加(jiā)工工藝集(jí)成。摩擦電發電機展(zhǎn)示出(chū)它良好的應用前景,可以從人類活動、輪胎轉動、海浪、機械振動等眾多不(bú)規(guī)則活動中(zhōng)獲得能量,可(kě)為個(gè)人電(diàn)子產品、環境監控、醫學科學等提供自供電和自驅動設備,有著巨大的商用和實(shí)用潛力。
在此(cǐ)基礎上,研究人員又改進(jìn)摩擦電發電機的結(jié)構,發展出了透明柔性(xìng)摩擦電納米發電機。為了使整個裝置透密化和提高發電能量密度,研究人員采取了(le)以下三(sān)個策略:用透明的PDMS薄膜(mó)代替原有的非透明(míng)Kapton膜;用透明的(de)ITO電極取代原有的(de)金電(diàn)極,至此,整個器件就是一個全(quán)透明柔(róu)性裝置;在PDMS膜表(biǎo)麵用(yòng)微(wēi)加工的方法製作(zuò)各種規(guī)則的模型陣列,以(yǐ)此增強摩擦效應從而提高納米發電機的輸出效率。實驗結果表明,具有微結(jié)構(gòu)陣列的發電機器件其能量輸出效率要遠遠高於原(yuán)有的無結構器件,輸出(chū)電壓(yā)高達18V,峰值(zhí)電流達到0.7μA,對應的峰值電流密度約為0.13μA/cm2。此外(wài),所製備的納米發電機可以用作自驅動壓力傳感器,可以感應落下的水滴(8毫克~3.6 帕的接觸壓力)和降落的羽毛(20毫(háo)克~0.4帕的接觸壓力)的輕微踏觸。
該裝置(zhì)的設計和研製成功大大拓寬了納米發電機的應用範圍,為納米發電機在(zài)光學器件、電子顯示器件、個人電子設備等領域的應(yīng)用鋪平了道路。由於(yú)其簡單的製作(zuò)工藝和低成本(běn)的(de)生產過程,柔性透明納米發(fā)電機在(zài)工業生產和實際應用具有很強的(de)優勢。同時,它具有很好的可加工性和耐用性,可以與其他工業製作過程相融合。柔性納米發電(diàn)機可被應用於各種自(zì)驅動係統如觸(chù)摸屏、電子顯示器,以及其他(tā)個人電子產品(pǐn)。
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