摩擦納米發電機的起源
?2012年初，王中林團隊構建了一個全新的納米器件：摩擦納米發電機(TENG)。
?裝置可以通過摩擦起電效應和靜電感應效應的把微小的機械能轉換為電能。
?摩擦發電具有史無前例的輸出性能，可以實現高達數千伏的電壓輸出。
納米發電機之父--王中林院士
摩擦納米發電機的工作原理
?在內部電路中，由于摩擦起電效應，兩個摩擦電極性不同 的材料薄層之間發生電荷轉移，形成電勢差；
?在外部電路中，電子在電勢差驅動下，在分別粘貼在摩擦電材料層背面的兩個電極之間或者電極與地之間流動，從而平衡這個電勢差。
?在周期性機械外力作用下，兩個背電極間會有電流來回流動，從而將機械能轉化為電能。
1.1 摩擦納米發電機首次驅動靜電紡絲系統制造納米纖維
? 中國科學院北京納米能源與系統研究所研究員李從舉，中科院外籍院士、納米能源所首席科學家王中林，以及中科院化學研究所研究員王春儒，共同開發出無需外接電源的、TENG驅動的靜電紡絲系統。
?由二極管和電容按照一定規則排布組成的倍壓整流電路，可將TENG輸出的交流電倍壓整流成恒定的高壓電。
?以TENG作為電源的倍壓整流電路能輸出8kV的恒定高壓，此高壓在靜電紡絲過程中能夠驅動持續泰勒錐的產生。
1.1 作者簡介
? 王中林，中國科學院外籍院士，歐洲科學院院士，佐治亞理工學院終身教授，中國科學院北京納米能源與系統研究所所長，中國科學院大學納米科學與技術學院院長。
?主要從事納米材料科學的理論和應用研究，包括氧化鋅納米材料的合成、表征、生長機理和應用；納米材料可控生長、表征和應用；納米能源技術和自驅動納系統技術；壓電電子學和壓電光電子學 。
?王春儒，中科院化學研究所 研究員
?研究方向
1. 新結構富勒烯和內嵌富勒烯研究
2. 富勒烯納米材料和納米器件
3. 富勒烯在生物醫學中的應用
4. 微納米仿生傳感器研究
1.2 基于可穿戴式摩擦納米發電機用于實時監測生命體征
?青島大學龍云澤教授團隊報道了一種以聚苯胺(PANI)為電極，聚己內酯(PCL)為摩擦材料，在普通織物上制備的TENG。該產品具有良好的柔軟性和一定的透氣性，提高了可穿戴式智能健康監測的舒適性。
?它可以驅動大約1000個led，并持續為電子產品提供電源。這種真正可穿戴的發電機可以為危重病人提供良好的信息接口。
?實時監測病人的呼吸狀態，并在呼吸停止時發出警報。此外，語言溝通有困難的患者也可以用摩斯電碼輕敲手指發送信息。
?該自供電傳感器在附加接觸電阻的情況下仍然可以正常工作，這將保證該設備在靈活的環境下長期可靠的運行。
1.2 作者簡介
?龍云澤 青島大學 教授 博士生導師
?主要研究方向為一維納米材料的制備、物理性質、以及在光電器件等方面的應用。
?目前已在Chem. Soc. Rev.、 Prog. Polym. Sci.、ACS Nano (影響因子10.774)、Adv. Funct. Mater.、Nanoscale、Appl. Phys. Lett.等期刊上發表SCI/EI論文80余篇，全部論文他引超過600次；申請國家專利27項，其中授權10項；承擔國家科技部973項目、國家自然科學基金等科研項目10項。此外，擔任Journal of Nanoscience Letters編委以及30余家國際期刊的審稿人。
?王曉雄，博士，青島大學青年卓越人才。2010年畢業于山東大學物理學基地班，2016年畢業于中國科學技術大學，獲凝聚態物理博士學位，2019年就職于青島大學物理科學學院。
?主要從事新型納米發電機技術及應用研究、新型靜電紡絲技術研究及未來電介質理論/實驗研究。
1.3 基于MXene納米片的全電紡柔性摩擦電納米發電機
?浙江大學平建峰研究員利用一種高電負性導電材料MXene納米片與聚乙烯醇(PVA)電紡納米纖維膜構建了一種柔性全電紡摩擦納米發電機。選用蠶絲蛋白作為電紡納米纖維薄膜的電子供體，具有良好的摩擦電性和生物相容性。
?在基體材料聚乙烯醇(PVA)中加入MXene (Ti3C2Tx納米片)懸浮液進行電紡納米纖維膜，使得制備的膜可任意彎曲、扭曲和壓縮。
?所制備的TENG具有優異的力學性能，顯著提高柔性、可折疊性，經過反復力學變形后保持良好的結構完整性。
1.3 作者簡介
?平建峰 浙江大學生物系統工程與食品科學學院研究員，博士生導師
?主要從事農業信息感知機理與方法及可穿戴感知器件研究。
?目前已在Nat. Commun., Adv. Mater., Nano Energy, Adv. Func. Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces, Trends Anal. Chem., Anal. Chem., Biosens. Bioelectron., Food Chem., J. Agric. Food Chem., J. Mater. Chem. B, Electrochem. Commun., Electrochim. Acta等國際SCI雜志上發表論文60余篇，其中4篇論文入選ESI高被引用論文，累計他引次數大于2000余次，H指數24。
1.4 基于褶皺納米纖維膜的柔性可伸縮摩擦納米發電機
?北京化工大學潘凱研究員和北京科技大學李從舉教授合作通過靜電紡絲以及褶皺石墨烯制備技術的有機結合，設計一種基于褶皺納米纖維復合膜的柔性可拉伸單電極式TENG，用于環境機械能收集以及可穿戴式自供能監測傳感。
?以還原氧化石墨烯膜和聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）納米纖維膜分別作為TENG的電極層和摩擦層。
?創造性的將褶皺形貌引入TENG的整體結構之中，使得整個器件同時兼具柔性和可拉伸性。
?由于褶皺結構能夠將納米纖維層牢牢抓附在電極層上，從而可以確保整個器件在長時間使用過程中的耐久性能。
1.4 作者簡介
? 潘凱 北京化工大學 研究員
?主要研究領域：
靜電紡絲納米纖維制備及功能化納米纖維結構設計及制備；納米纖維功能化及應用；納米纖維功能膜制備及應用。
?李從舉 北京科技大學，教授，博士生導師
?研究領域：
1）納米纖維設計制備及應用研究；靜電紡絲、氣吹紡絲等納米纖維制造和規模化生產技術、成套設備研發及產業化；
2）MOFs設計制備與應用研究（吸附、催化、傳感等）及產業化；
3）微生物燃料電池、金屬-空氣電池、納米催化；
4）柔性可穿戴器件與材料
1.5 用于能量收集和自供電傳感的伸縮性摩擦納米發電機
?浙江大學平建峰團隊采用電紡絲電極和多孔聚二甲基硅氧烷(PDMS)摩擦層構建了具有抗泡沫鎳結構的伸縮性摩擦納米發電機(FSTENG)。
?FSTENG中使用的基于抗泡沫鎳結構的多孔PDMS薄膜，提高了表面與體積比和表面粗糙度。
?拉伸率為50%時，FSTENG也能保持穩定的輸出性能。FSTENG被設計成一種用于手指彎曲和行走狀態監測的自驅動傳感器。
?為了擴展FSTENG的驅動模式，將FSTENG附著在葉子上，在沒有外部電源的情況下監測自然環境中的風速。具有良好的柔韌性、擴展性和通用性。
1.6 自修復、防水、微結構可調形狀記憶摩擦納米發電機用于自供電水溫傳感器
?南洋理工大學Pooi See Leea團隊通過靜電紡絲實現了熱觸發形狀記憶聚合物的可調微結構。可調微結構形狀記憶摩擦電納米發電機(mSM-TENG)在宏觀和微觀形態上都表現出了自恢復能力。
?在微觀層面上，通過熱刺激產生的自恢復能力使得變形的纖維墊能夠恢復到原來的微觀結構，增加了TENGs使用壽命。
?通過一種纖維素油基酯的幫助，具有持久粗糙表面的防水墊基TENGs可以從冷水和熱水中獲取能量。有望應用于自供電、防水、可穿戴電子設備和智能廢水管理系統。
1.6 作者簡介
?Pooi See Leea 新加坡南洋理工大學 教授
?研究領域為合成納米新材料；開發了高能電容器、新型透明導體、柔性可拉伸設備和節能電致變色涂料。推進綠色納米技術的發展，并將研究成果轉化運用于實際產業。
?Pooi See Lee教授撰寫了很多運用于能源、電子方向的納米材料相關出版物，目前擁有30多項專利。2004年至2008年，她擔任材料科學與工程學院本科生院副院長/副主席，2012年至2014年擔任研究院副主席，自2014年3月起擔任學院副主席。同時，在2014年她被授予National Day Awards和Public Administration Medal (Bronze)。Pooi See Lee教授也是2015年著名的NRF Investigatorship。目前，Pooi See Lee教授是材料研究學會的成員，也是Advanced Energy Materials， Scientific Reports and Frontier的編輯委員會成員。
1.7 分級褶皺伸縮性納米纖維膜構建高性能可穿戴TENG
?東華大學王宏志教授和張青紅教授團隊報道了一種易于制造、高性能、可穿戴的摩擦納米發電機(TENG)，它構建在一種基于水凝膠的、具有分級褶皺的可伸縮性電紡納米纖維膜上，用于從人體運動中有效獲取能量。
?TENGs能夠從典型的人體運動(伸縮、彎曲和扭轉)中獲取能量，滿足商業電子設備的要求。
?該設備與藍牙模塊相結合，可作為實時能源管理監控系統。用于制造高性能的可伸縮電源，顯示出可穿戴應用的巨大潛力。
1.7 作者簡介
?王宏志 東華大學 教授、博士生導師
?主要研究方向為先進納米纖維及復合材料(高性能改性纖維及復合材料、新型功能無機纖維)
納米材料的自組裝(LED用新型熒光粉體、新型可見光催化材料)
高性能新能源材料(燃料敏化太陽能電池、新一代鋰離子電池等)
生物醫用材料及檢測器件(生物成像量子點、快速生物檢測器件)
?張青紅 東華大學 教授、博士生導師
?研究方向在納米二氧化鈦基半導體光催化材料的晶型和晶粒尺寸控制、光催化活性與晶粒尺寸的關系、氮化物半導體的制備與性能等方面的基礎研究與應用基礎研究。
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