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我校博士生研究成果聚焦新型纸基摩擦纳米发电机应用于能量收集与自供能人机交互

发表时间:(2019-04-30)

 

  近日,材料学院林化专业博士研究生陈胜的研究论文“ Crepe cellulose paper and nitrocellulose membrane-based triboelectric nanogenerators for energy harvesting and self-powered human-machine interaction ”在纳米领域期刊《 Nano Energy 》上发表,该期刊在2018年中国科学院SCI期刊分区表中属于工程技术类1区Top期刊,最新影响因子为13.120,五年平均影响因子为13.619。指导教师为许凤教授。该研究与美国威斯康星大学麦迪逊分校Shaoqin Gong教授合作,北京林业大学为第一单位,许凤教授和Shaoqin Gong教授为共同通讯作者。

 

 

  摩擦纳米发电机(TENG)基于摩擦起电与静电感应效应,可以将机械能转化为电能,作为新兴的绿色清洁能源可有效缓解近年来的能源短缺问题。当前,大多数摩擦纳米发电机的基底与摩擦层均基于人工合成的高分子材料,其在可持续性、绿色环保、低成本、生物相容性与降解性等方面存在局限性。

  

  针对上述问题,该研究利用纤维素及其衍生物具有价格低廉、绿色环保、可再生、可降解、生物相容性好等优点,基于纤维素皱纹纸与硝酸纤维素微孔滤纸,制备了高性能的绿色纸基摩擦纳米发电机。得益于纤维素与硝酸纤维素之间差异显著的电摩擦极性,以及皱纹纸与微孔滤膜的瓦楞与多孔结构,所制备的纸基摩擦纳米发电机展现出优良的性能,包括最高196.8 V的电压输出,31.5 μA的电流输出,以及16.1 W/m2的功率输出。该新型纸基摩擦纳米发电机不仅可以将机械能转化为电能以驱动各种微电子器件,同时可以实现自供能的压力传感与人机交互。制备的纸钢琴可以在无外接能源条件下进行信号输入以实现乐曲的演奏。该工作不仅拓展了纤维素基材料在能源领域的应用,也为绿色电子器件的开发提供了新的思路。

 

  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.04.043

来源:材料学院          作者:材料学院          浏览次数: