张海霞教授课题组在柔性透明发电机研究中取得重要进展

发布时间：2013-08-20

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近日，微电子学研究院张海霞教授课题组博士研究生孟博提出了一种单表面透明摩擦发电机。相关研究论文《单表面摩擦发电机及自供能触觉传感器》近期在线发表于相关领域权威期刊《能源与环境科学》（Bo Meng, Wei Tang, Zhi-han Too, Xiao-sheng Zhang, Mengdi Han, Wen Liu, Haixia Zhang. A transparent single-friction-surface triboelectric generator and self-powered touch sensorEnergy & Environmental Science, 2013, DOI: 10.1039/C3EE42311E；http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ee/c3ee42311e）。

该工作采用单摩擦表面结构，简化器件设计及制备工艺，极大提高了透明发电机的输出，并拓展了摩擦发电机的应用领域。当手指等可动物体与摩擦表面触碰并分离时，即与摩擦表面构成摩擦副，产生摩擦电荷。在摩擦电荷所产生的电场驱动下，电荷经由外部负载电路，不断在感应电极和参考地之间往复流动，形成电流，从而将可动物体运动的机械能转化为电能输出。在手指轻敲驱动下，其输出电压达130 V，输出电流密度约为1 μA/cm²，远高于现有的透明纳米发电机。将此发电机裁剪、装贴于智能手机屏幕上，在用户日常操作下，输出电能可同时点亮3个发光二极管。进一步地，作者以此发电机为基础，利用二极管搭建逻辑电路，开发了自供能的触觉传感器。当手机用户触摸由4个单表面摩擦发电机构成的触摸板时，即可驱动单色液晶显示屏，并在屏幕上显示对应的数字。基于该项工作，将有望进一步开发出自供能的触控面板和电子皮肤等产品。该项研究得到国家自然科学基金、国家“863计划”和教育部高等学校博士学科点专项科研基金等资助。