“旗形”结构 高效采“风”

 
 
“旗形”结构 高效采“风”  
——科学家研发出新型防潮且自适应风向的旗形摩擦纳米发电机  

摩擦纳米发电机作为高效的能量收集和转换新途径，在风能、水能、海浪能等各类机器能的收集转换中获得了遍及地拓展应用。其自供电的特性更为自然情况中设备运行的一连供能提供了一种抱负方案。

克日，大连海事大学轮机工程学院传授徐敏义团队提出并系统性研究了一种新型防潮且自适应风向的旗形摩擦纳米发电机。不只可在湿润情况下高效收集差异偏向的风能，还能丈量风速，实现风速传感，为无线传感网络的供电问题提供了一种新颖的办理方案。相关研究成就颁发于《纳米能源》杂志。

风能收集 打破“限制”

连年来，跟着物联网技能的快速成长，各类无线传感网络应运而生。无线传感网络由区域内数以万计的传感器节点构成，在电气自动化、情况智能监测、车辆定位等有着遍及应用。

然而，难以一连供电，成为袒露在自然情况中的传感器节点的重要问题之一。

“传感节点的自驱动是传感器成长的重要偏向之一。”论文通讯作者徐敏义汇报《中国科学报》，风能作为一种在自然界中遍及存在于的洁净能源，若对其举办收罗并驱动传感节点事情，将是办理无线传感网络供电问题的一种抱负要领。

自2012年摩擦纳米发电机发现以来，其已被证明可以有效收集情况中低品位能量，可在较低的风速条件下收集情况风能，这一发现富厚了风能收罗的技妙手段。

论文第一作者、大连海事大学轮机工程学院博士生王岩先容，已往研究报道了许多将有机介电薄膜置于框架布局中的摩擦纳米发电机，譬喻牢靠薄膜一端，在风的浸染下，使薄膜自由端与牢靠电极拍打的模式；牢靠薄膜两头，薄膜与上下电极产生打仗的模式，这些要领都取得了很好的发电的结果。

“然而，由于布局的限制，导致难以有效收罗来自各个偏向的风能。同时摩擦层与氛围直接打仗，导致在湿度较大的条件下其发电机能会被严重减弱。”王岩汇报《中国科学报》。

针对上述问题，徐敏义团队受到风吹旗子摆动这一常见现象的开导，提出了一种旗子形态的“抗湿”摩擦纳米发电机（flag-type TENG），用以高效收罗风能。

“出格”设计 任性采“能”

研究人员对旗形摩擦纳米发电机举办了“出格的”设计。

徐敏义先容，旗形摩擦纳米发电机的根基布局，是由两片附着导电油墨的PET薄膜（即柔性电极）和一片聚四氟乙烯（PTFE）薄膜叠加而成，同时回收双面胶将两个柔性电极与PTFE薄膜粘贴在一起对其举办密封。

“双面胶有必然厚度，使得柔性电极与PTFE薄膜间形成了一个旷地。当风吹动旗子摆动时，由于柔性电极与PTFE薄膜的变形幅度差异，PTFE薄膜会与柔性电极发生摩擦，按照摩擦起电道理，PTFE薄膜与柔性电极的外貌会带上等量的异种电荷。跟着PTFE薄膜与两侧柔性电极发生周期性的打仗疏散，在毗连两个电极的电路中就发生了交变电流，于是就实现了风能向电能的转化，就发出电了。”徐敏义表明说。

另外，这种布局让摩擦层与氛围距离，使得发电机能不受相对湿度的影响。

通过尝试研究发明，风向和相对湿度改变时，旗形摩擦纳米发电机的发电机能并无明明下降，这说明旗形摩擦纳米发电机可以在高湿度条件下正常收罗风能。

“由于其非凡布局，固然具备了防湿的特性，但也牺牲了部门发电机能。”徐敏义说。