摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）是一種新型能量收集技術(shù)，因其能夠有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能或信號(hào)，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、傳感器網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的熱電、壓電等材料相比，TENG具有低成本、材料廣泛、可自供能等顯著優(yōu)點(diǎn)。因此，TENG成為了高熵能量（HEE）收集的重要技術(shù)之一，能夠利用分布在環(huán)境中的低質(zhì)量、低密度但大量的能量源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、機(jī)械能、熱能等。然而，TENG的實(shí)際應(yīng)用中仍面臨著能量轉(zhuǎn)換效率和長(zhǎng)期穩(wěn)定性等方面的問(wèn)題，這對(duì)其進(jìn)一步的商業(yè)化應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
為了解決這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所（歐洲科學(xué)院院士，獲2024年埃尼獎(jiǎng)-能源前沿獎(jiǎng)提名）曹霞教授以及王中林院士等人在TENG的高效能量采集方面取得了新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)綜述了TENG的基本原理，并提出了提高TENG性能的多種策略，如界面設(shè)計(jì)、材料優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新等。通過(guò)這些改進(jìn)，團(tuán)隊(duì)成功地提高了TENG的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率。
研究人員還成功實(shí)現(xiàn)了TENG在高熵能量收集、藍(lán)色能源（海洋能）以及自供能傳感器等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，證明了其在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用潛力。相關(guān)文章在《Science Advances》上發(fā)表題為“Triboelectric nanogenerator for high-entropy energy, self-powered sensors, and popular education”的最新論文。此外，該團(tuán)隊(duì)還在TENG的科普教育方面做出了顯著貢獻(xiàn)，通過(guò)Maxwell Science+教育基地，推廣了TENG相關(guān)的科學(xué)和技術(shù)，增強(qiáng)了公眾對(duì)這一新興技術(shù)的認(rèn)知和理解。總的來(lái)說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)的研究不僅推動(dòng)了TENG技術(shù)的發(fā)展，也為其商業(yè)化應(yīng)用提供了有力支持。
1. 文章綜述了摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）的基本原理和發(fā)展，得出了TENG能夠有效結(jié)合接觸電氣化和靜電感應(yīng)效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能或信號(hào)的結(jié)論。這使得TENG成為高熵能量收集和自供能傳感器的有力技術(shù)。
2. 文章通過(guò)介紹TENG的理論基礎(chǔ)，闡明了其在高熵能量收集中的應(yīng)用，提出了利用環(huán)境中低質(zhì)量、低密度但大量的能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、機(jī)械能等）進(jìn)行收集的潛力。
3. 文章通過(guò)討論TENG在自供能傳感器和藍(lán)色能源中的應(yīng)用，展示了其在低能耗設(shè)備中的廣泛應(yīng)用前景，特別是在物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。
4. 文章還重點(diǎn)介紹了在TENG科普教育方面的工作，特別是通過(guò)Maxwell Science+科普教育基地開發(fā)的多種科技產(chǎn)品，提升了公眾對(duì)TENG技術(shù)的認(rèn)知，推動(dòng)了其應(yīng)用的普及和教育領(lǐng)域的創(chuàng)新。
圖1. TENG（摩擦納米發(fā)電機(jī)）的基本原理。
圖2. 高性能TENG的界面設(shè)計(jì)。
圖4. TENG作為自供能傳感器的應(yīng)用。
圖5. 面向藍(lán)色能源的TENG設(shè)計(jì)。
圖7. TENG通過(guò)滲透到生活的方方面面，延伸了教育的深度。
摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）作為一種高效的能量轉(zhuǎn)化技術(shù)，展示了如何利用低頻機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，尤其適用于高熵能量（HEE）收集和自供能傳感器領(lǐng)域。TENG結(jié)合接觸電氣化和靜電感應(yīng)效應(yīng)，具有優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換效率，并且能在低頻環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，這為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和人工智能（AI）時(shí)代的智能設(shè)備提供了新的解決方案。
同時(shí)，TENG的廣泛材料選擇和成本效益，使其成為替代傳統(tǒng)能源收集技術(shù)的潛力工具。然而，本文也提醒我們，盡管TENG具有巨大應(yīng)用前景，但仍面臨效率提升、環(huán)境友好材料開發(fā)、穩(wěn)定性和靈敏度優(yōu)化等挑戰(zhàn)。未來(lái)的研究應(yīng)專注于提升TENG在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，同時(shí)開發(fā)更多綠色環(huán)保、可回收的材料。
此外，倫理問(wèn)題的關(guān)注尤其重要，特別是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中，必須確保其安全性和環(huán)境影響得到妥善評(píng)估?？偟膩?lái)說(shuō)，TENG為能源收集和自供能傳感器的創(chuàng)新提供了豐富的啟發(fā)，并為未來(lái)可持續(xù)技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
Huijing Xiang et al. ,Triboelectric nanogenerator for high-entropy energy, self-powered sensors, and popular education.
原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/12/04/8ca840ec26/
-透明背底.png)
