摩擦納米發(fā)電機可將環(huán)境中廣泛存在的微弱、無規(guī)律的機械能借助摩擦起電與靜電感應(yīng)有效地轉(zhuǎn)化為電能，因而引起了全世界的廣泛關(guān)注。
近日，蘭州大學(xué)材料與能源學(xué)院秦勇教授研究組成功將原本不利于摩擦納米發(fā)電機工作的高溫環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣蛩兀酶邷嘏c近室溫所帶來的溫差大幅度地提升了摩擦納米發(fā)電機的輸出性能。
科研人員圍繞摩擦層中的熱電子發(fā)射與摩擦材料間的電荷轉(zhuǎn)移，從理論上分析了高溫和溫差對摩擦納米發(fā)電機的影響，并提出利用高溫產(chǎn)生的溫差提高摩擦納米發(fā)電機輸出的方法，設(shè)計了一種具有可控摩擦層溫度的溫差摩擦納米發(fā)電機。
當兩個摩擦層之間的溫差從0 K增加到219 K時，溫差摩擦納米發(fā)電機的輸出性能出現(xiàn)了先增加后降低的變化。在最佳溫差(~145 K)時，溫差摩擦納米發(fā)電機的開路電壓、短路電流、表面電荷密度和輸出功率相較于無溫差時分別提高了1.7、1.2、2.0、4.9倍。通過進一步優(yōu)化溫差摩擦納米發(fā)電機的摩擦材料，將摩擦納米發(fā)電機的短路電流密度提高到443 μA/cm2，比已報道的最高值350 μA/cm2提高了26.6%。
該成果對于發(fā)動機、排氣管等部位的能量收集、實時監(jiān)測等應(yīng)用場景具有重要的意義。(記者 頡滿斌)
關(guān)鍵詞： 蘭州大學(xué) 溫差 摩擦納米發(fā)電機 摩擦起電
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