微电子学研究院张海霞教授课题组在高性能纳米摩擦发电机研究中取得重要进展

发布时间：2013-05-29

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近日，微电子学研究院张海霞教授课题组在高性能纳米摩擦发电机研究中取得重要进展，提出一种弹簧式结构的纳米摩擦发电机。该纳米摩擦发电机结合拱形和反拱形在几何结构上的互补，利用逐层堆叠的方法，制作出堆叠式的拱形与反拱形复合的摩擦发电机，也即弹簧式的摩擦发电机。这一新结构的提出具有三大重要意义：一是，为提高单个摩擦纳米发电机的输出提供了一种有效手段——阵列化和规模化，这是推动摩擦纳米发电机从实验走向应用的重要进展；二是，通过拱形和反拱形的互补结合，倍增了纳米发电机在单位尺度上的能量输出；三是，弹簧结构将比其他发电机更容易充分的吸收环境中的震荡和冲击，从而提高能量采集效率。同时，该研究工作还详细的分析了发电机的工作原理和各级发电机串并联后的输出特性。利用简单的3层堆叠，在发电机面积为1.5cm*2.5cm的情况下，单根手指的敲击就已经可以驱动100个LED工作，在纳米发电机走向实用化的道路上迈出了坚实的一步。基于该研究成果，以博士研究生孟博、唐伟作为作者的论文发表在《纳米能源》上（Bo Meng, Wei Tang, Haixia Zhang. Investigation of power generation based on stacked triboelectric nanogenerator, Nano Energy, 2013, DOI: 10.1016/j.nanoen.2013.04.009；原文链接）。

这是该研究组继今年3月在《纳米快报》（Frequency-multiplication high-output triboelectric nanogenerator for sustainably powering bio-medical microsystems, Nano Letters, 2013, DOI: 10.1016/j.nanoen.2013.04.009）报道了一种应用于生物医学微系统供能的倍频高输出纳米发电机之后在纳米发电机领域的又一重大进展。这项研究得到了国家自然科学基金、国家“863计划”、教育部高等学校博士学科点专项科研基金的资助。

高性能纳米摩擦发电机的结构和性能