近日，我院助理教授李昌錚團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于液體中移動(dòng)氣泡的新型摩擦納米發(fā)電機(jī)（B-TENG），當(dāng)體積僅有1.08 cm3的小氣泡在充水聚四氟乙烯（PTFE）管中緩慢移動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生高達(dá)17.5 V的開路電壓，其經(jīng)過600次工作循環(huán)后依舊表現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)定的輸出特性。此次工作對(duì)B-TENG的摩擦發(fā)電機(jī)理及電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制、裝置的負(fù)載特性及影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究成果以“Triboelectric nanogenerator based on a moving bubble in liquid for mechanical energy harvesting and water level monitoring”為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊《Nano Energy》上，我院為第一單位及通訊單位，李昌錚助理教授為第一作者和通訊作者，2019級(jí)碩士研究生劉緒陽(yáng)等完成主要工作。
摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）可以有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，在環(huán)境能量收集和自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用中引起廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)固-固摩擦納米發(fā)電機(jī)（SS-TENG）由于存在界面磨損問題，其輸出性能和使用壽命受到極大影響。另外，環(huán)境溫度和濕度對(duì)其信號(hào)的穩(wěn)定性和精度干擾較大。針對(duì)這些問題，本次工作利用氣泡驅(qū)動(dòng)固-液界面運(yùn)動(dòng)發(fā)電，有效彌補(bǔ)了固-固摩擦納米發(fā)電機(jī)存在的這些缺陷。實(shí)驗(yàn)表明，B-TENG具有非常好的機(jī)械能收集能力，同時(shí)還可以作為自驅(qū)動(dòng)傳感器快速靈敏地檢測(cè)水位高度?？紤]到其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、高穩(wěn)定性和耐久性等優(yōu)點(diǎn)，新型B-TENG有可能在環(huán)境能量收集和自供電系統(tǒng)中展現(xiàn)出較大的應(yīng)用潛力。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106998
