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  近日,東華大學(xué)材料學(xué)院博士研究生俞彬在國(guó)際權(quán)威期刊《納米能源》（影響因子：12.343）上發(fā)表題為《一種具有超高轉(zhuǎn)移電荷密度的仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)》(“A Biomimetic Nanofiber-BasedTriboelectric Nanogenerator with an Ultrahigh Transfer Charge Density”) (DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.03.064)的學(xué)術(shù)論文，報(bào)道其在摩擦納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的最新突破性研究成果。

  納米能源技術(shù)的開發(fā)和利用近年來受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，摩擦納米發(fā)電機(jī)作為未來能源技術(shù)的發(fā)展方向之一,能有效收集低頻無序的低品質(zhì)機(jī)械能，例如人體運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)、機(jī)械觸發(fā)、輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)、風(fēng)能、水能等，并將其轉(zhuǎn)化成電能。

  東華大學(xué)材料學(xué)院博士研究生俞彬致力于研究摩擦納米發(fā)電機(jī)輸出性能的提高。受到一種水生植物莖結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，他成功制備出了具有大量?jī)?nèi)部微孔結(jié)構(gòu)和外部納米纖維結(jié)構(gòu)的聚偏氟乙烯靜電紡纖維氈布，并組裝得到具有超高轉(zhuǎn)移電荷密度的仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)。得益于摩擦材料的多級(jí)納米結(jié)構(gòu)，摩擦納米發(fā)電機(jī)在各項(xiàng)電學(xué)性能均獲得了顯著增強(qiáng),并通過理論計(jì)算,研究并驗(yàn)證了摩擦納米發(fā)電機(jī)在高表面電勢(shì)下的空氣擊穿問題。其在100 MΩ負(fù)載下的輸出電壓高達(dá)1000 V,短路電流達(dá)到了51 mA·m-2，此外，此摩擦納米發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)移電荷密度達(dá)到了突破性的364 μC m-2，是目前所見報(bào)道的在大氣環(huán)境中的超高測(cè)量值，被審稿人譽(yù)為該領(lǐng)域的重大突破。

水生植物莖結(jié)構(gòu)的啟發(fā)和仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)制備

仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)工作機(jī)理及其超高電能輸出

仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)的能源管理及其小型電子設(shè)備上的應(yīng)用

  據(jù)悉，在2017年初，利用靜電紡絲和冷壓后處理技術(shù)，俞彬同學(xué)設(shè)計(jì)制備了以海綿結(jié)構(gòu)納米纖維為基礎(chǔ)的摩擦納米發(fā)電機(jī)。此制備技術(shù)能有效提高摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出功率密度和能量轉(zhuǎn)化效率，并收集和轉(zhuǎn)化外界的機(jī)械能。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》（影響因子：12.343）期刊上，題為《具有海綿結(jié)構(gòu)的高功率靜電紡納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)》(“High-Power TriboelectricNanogenerator Prepared from Electrospun Mats with Spongy Parenchyma-Like Structure”)(DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.02.010)。

海綿結(jié)構(gòu)納米纖維基摩擦納米發(fā)電機(jī)工作機(jī)理及其電能輸出

  論文全文鏈接：

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518302040

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517300800