基於黑鱗的超薄能源捕獲設備

美國范德比爾特大學納米材料和能源設備實驗室開發出一種新的、超薄的能源捕獲設備。該設備基於電池技術和只有幾個原子層厚的黑磷，即使在彎曲或擠壓等極低的人類活動頻率情況下，設備也能產生少量的電能。

圖能源捕獲設備中超薄黑磷層（1埃）的透射電子顯微鏡圖像

從低頻的活動中捕獲能量是非常具有挑戰性的，例如有一些研究團隊利用壓電材料開發出能源捕獲器件，但這些材料進行工作的頻率都超過100赫茲，意味著這些材料不能應用於低頻的人類活動中。范德比爾特大學實驗室基於研究團隊的先進電池系統，採用二維材料黑鱗，製造出超薄能源捕獲設備。研究團隊探討了電池材料的彎曲和伸展的基本反應，在彎曲的狀態下電池電壓下降，在伸展的狀態下電壓上升。研究發現彎曲原型設備可產生高達40毫瓦/每平方英尺的能量，工作頻率可以慢至0.01赫茲。目前研究所面臨的挑戰之一是設備產生的電壓相對較低，在毫伏範圍內，未來將進一步探索低於正常電壓的電子元件設計。

圖不同類型的能源捕獲設備操作範圍

（紅星表示壓電材料設備、藍色表示離子二極體、橙色表示納米發電機、紫色表示開發的超薄能源捕獲設備）

該設備未來可應用於電子服裝，可以為液晶顯示器提供電能，能讓穿戴者通過智能手機改變衣服的顏色和圖案。該設備還可以將人類運動轉化為高靈敏度的電子信號，提供人類活動的歷史記錄。該設備除電力系統之外還有許多潛在應用。

相關研究工作發表在ACS Energy Letters（文章標題：Ultralow Frequency ElectrochemicalMechanical Strain Energy Harvester using 2D Black Phosphorus Nanosheets）。

資料來源：

Ultrathin device harvests electricityfrom human motion

https://news.vanderbilt.edu/device-harvests-electricity-human-motion/

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