原标题:针对摩擦纳米发电机的能量转换和管理技术研发成功
摩擦起电效应被人类发现至今已有几百年历史,然而利用该效应进行环境能量的收集是近来才发明的一种十分高效的收集方法。然而,现有摩擦纳米发电机的输出普遍具有高电压、低电流和低电荷量的特点,与现有的电子电路并不兼容,因此,它需要通过能量转换才能实现对现有电子设备的驱动。本期《纳米技术》介绍了在这方面的首个突破性研究。
摩擦纳米发电机的能量转换旨在降低其输出电压,提高输出电流或电荷量。但与传统能量转换的不同之处在于:传统的能量转换可使用变压器对正余弦交流信号进行转换,而摩擦纳米发电机的能量输出往往是一个可变频率的短脉冲。
由王中林院士领导的中国科学院北京纳米能源与系统研究所的唐伟博士等科研人员首次发明了一种针对摩擦纳米发电机的能量转换和管理技术。他们将接触-分离模式的摩擦纳米发电机与自切换的开关电容阵列集成,从而实现串联充电,并联放电。通过八电容的开关电容阵列,摩擦纳米发电机的电荷输出量可以提高八倍。摩擦纳米发电机的对外放电模式也由原来连续输出模式变为了瞬时输出模式,因而极大地提高了瞬时的输出电流和功率。此外,经过能量管理后的摩擦纳米发电机被成功地应用到了无线触控传感器中。在没有任何电源供给的情况下,该传感器不仅可以检测到触摸刺激,而且将触摸引起的机械能转化为电能,并自动发射红外信号,告知接收端。该研究结果在无线自供能安保系统等方面具有广阔的应用前景。该论文发表于最新一期的《纳米技术》(Nanotechnology)。
文章链接: http://nanotechweb.org/cws/article/lab/57227
附图说明:经过能量管理的新型摩擦纳米发电机示意图及其在无线传感中的应用
消息来源:http://www.binn.cas.cn/xwzx/kydt/201405/t20140521_4124110.html
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