納米發電機—藍色能源之夢

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海面下bjTENG的仿生最優結構及其工作流程。圖片由喬治亞理工大學王忠林提供

受水母的啟發，研究人員設計出了一種能從波浪中獲取能量並能夠探測水面波動的摩擦納米發電機。

喬治亞理工學院的主要研究人員王忠林說，仿生水母摩擦納米發電機（bjTENG）能夠實現「藍色能量夢」。王先生的團隊與北京納米能源與系統研究所及國家納米科學與技術中心的同事們一起進行了這項研究，他們通過將聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為密封包裝，聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作為摩擦發電機，以及兩種金屬（Cu 和Al）來做電極，成功地製造出了這一裝置。

「我們從水母能夠通過身體的快速收縮來進行游泳的行為中獲得了靈感」，王忠林解釋說。「我們所製備的bjTENG是利用了一種具有形狀自適應性、密封包裝和獨特回彈性結構的聚合物薄膜作為摩擦生電材料。」

該器件在0.75 Hz的低頻振蕩下能夠展現出143 V，11.8 mV / m2和22.1 uC / m2的持續性能——這足以為眾多發光二極體或一個溫度感測器供電。電位和電流是通過電荷分離機制產生的。最初，PTFE和Al電極接觸，沒有電位差產生；而當器件被波浪擠壓時，PTFE膜/ Al電極就會向Cu電極移動，引起電荷分離；當它恢復原狀時，電荷便會在電極之間流動。

「在波致裝置的收縮過程中，摩擦電材料會時而接觸時而分離。基於摩擦生電以及靜電感應的耦合，電荷便會來迴流動。」王解釋說。

該設備有許多潛在的應用。比如，可以將它附著在船體上以收集波浪的能量，或者將它用于海洋中自供電的液面波動感測器。

王說：「我們相信bjTENG是一項重要的技術，因為其具有高靈敏度、高形狀自適應性，以及在深水中收集波浪能量的能力。」

由於該裝置是密封的，在水深為1m的範圍內工作良好。此外，它所採用的是便宜且易於製造的傳統材料。

同時，王也承認：「要廣泛應用這項技術，仍有一些問題需要克服。其中最為主要的問題可能是bjTENG的耐用性。裝置製造中所用的有機材料在鹹水和陽光下會降解，因此可能需要像用於水下電纜的高粘物的新型防水材料。」

王確信，這些問題一定會被解決，從而實現能與太陽能或風能相媲美的「藍色能源」網的最終夢想。

文章來自materialstoday網站，原文題目為Nanogenerat or promises blue energy dream，由材料科技在線匯總整理。

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