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新型紙基摩擦納米發電機應用于能量收集與自供能人機交互

點擊數:   更新日期: 2019-04-30

近日,我院林化專業陳勝博士的研究論文“Crepe cellulose paper and nitrocellulose membrane-based triboelectric nanogenerators for energy harvesting and self-powered human-machine interaction”在納米領域一區Top期刊Nano Energy上發表,最新影響因子為13.120,五年平均影響因子為13.619,指導教師為許鳳教授。該研究與美國威斯康星大學麥迪遜分校Shaoqin Gong教授合作,北京林業大學為第一單位,許鳳教授和Shaoqin Gong教授為共同通訊作者。

摩擦納米發電機(TENG)基于摩擦起電與靜電感應效應,可以將機械能轉化為電能,作為新興的綠色清潔能源可有效緩解近年來的能源短缺問題。當前,大多數摩擦納米發電機的基底與摩擦層均基于人工合成的高分子材料,其在可持續性、綠色環保、低成本、生物相容性與降解性等方面存在局限性。

針對上述問題,該研究利用纖維素及其衍生物具有價格低廉、綠色環保、可再生、可降解、生物相容性好等優點,基于纖維素皺紋紙與硝酸纖維素微孔濾紙,制備了高性能的綠色紙基摩擦納米發電機。得益于纖維素與硝酸纖維素之間差異顯著的電摩擦極性,以及皺紋紙與微孔濾膜的瓦楞與多孔結構,所制備的紙基摩擦納米發電機展現出優良的性能,包括最高196.8 V的電壓輸出,31.5 &micro;A的電流輸出,以及16.1 W/m 2 的功率輸出。該新型紙基摩擦納米發電機不僅可以將機械能轉化為電能以驅動各種微電子器件,同時可以實現自供能的壓力傳感與人機交互。制備的紙鋼琴可以在無外接能源條件下進行信號輸入以實現樂曲的演奏。該工作不僅拓展了纖維素基材料在能源領域的應用,也為綠色電子器件的開發提供了新的思路。

文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.04.043

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