湘潭大学湖南先进传感与信息技术创新研究院取得重要进展

10月26日,湖南先进传感与信息技术创新研究院胡又凡团队在国际知名期刊《纳米研究》(Nano Research上发表论文《具有恒定固有电容设计的摩擦纳米发电机》(Triboelectric nanogenerators with a constant inherent capacitance design),研究院2019级研究生甘蓝月为文章的第一作者,我校为第一通讯单位。

随着物联网、传感网络、大数据、人工智能等技术的发展,人们对电能的运用场景要求越来越高。为了能够持续不断地为处于各种场景中的系统供电,收集环境中的微弱能量并转换成系统的供电电能,成为一种可靠的解决方案。摩擦电纳米发电机(TENGs)基于摩擦起电效应和静电感应耦合作用,将在环境中获取的机械能转换为电能,在能量收集、自供能传感系统等领域具有广阔的应用前景。然而,大多数垂直接触分离模式和横向滑动模式的TENGs固有的电容属性,导致其能量转换效率不高。

(新型结构TENG结构及工作原理)

针对以上问题,团队提出了一种具有恒定固有电容的新型器件结构TENG结构,并通过数学建模对该结构的关键输出参数建立了解析表达式。这种具有恒定固有电容的摩擦纳米发电机实现了55 mW/m2的最大输出功率密度,相比于传统的纳米发电机具有更高的能量转换效率,能够在160s把100μF的电容器充电到8V,并展示了构建实时风力监测计的应用。

湖南先进传感与信息技术创新研究院成立于2018年,由我校与北京大学合作共建,是集人才培养、科学研究、技术开发、成果转移转化于一体,治理结构完善、运行机制灵活、有别于现有机构的“实验区”。团队由中国科学院彭练矛院士领衔,包括国家优青、青年拔尖人才、青年千人等在内的11名学术带头人、5名教授、2名副教授、11位优秀博士、14名实验室工程技术人员、100余名博士及硕士研究生。已建成的1500平米中南地区最先进、国内领先水平的微纳器件加工实验室,面向国内各高校和企业用户开放。

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