近日，在中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士的領導下，由博士楊進、陳俊等組成的研究小組首次實現(xiàn)了利用摩擦效應的高效能聲音發(fā)電。相關研究日前發(fā)表于《ACS納米》。
聲波無處不在，若能將聲能加以收集并利用，將能夠獲得一種嶄新的、可持續(xù)的能量源。然而，目前用于收集聲能的壓電和靜電效應技術，存在能量轉換效率低、結構復雜和對材料品質要求高等缺點，并且大多數(shù)器件的工作頻率較高，而日常生活中使用的聲源則主要包括低頻成分，從而使得現(xiàn)有技術和器件未得到真正應用。
為此，研究人員將鍍有金屬電極的聚四氟乙烯膜(Teflon)和具有孔洞結構的金屬電極膜貼合在一起，構成摩擦電納米發(fā)電機，然后將其用于聲轉換敏感單元。
研究人員介紹，聚四氟乙烯膜輕薄且具有彈性，能夠在實現(xiàn)對環(huán)境聲壓變化敏感響應的同時，與金屬電極膜產生不同程度的分離與接觸摩擦，造成表面摩擦電荷與感應電荷之間的平衡關系發(fā)生變化，從而驅動電子通過外電路發(fā)生轉移，即形成電流，實現(xiàn)從聲能到電能的轉化。
實驗結果表明，當聲壓在70～110分貝范圍時，器件聲響應靈敏度達9.54伏/帕，峰值功率密度為60.2毫瓦/平方米，聲電轉換效率大于50%。聲音驅動的摩擦電納米發(fā)電機可以同時點亮20個LED燈。
業(yè)內專家認為，該研究結果在環(huán)境聲能量高效采集、噪聲抑制以及聲傳感探測(如航空動力聲傳感、軍事偵察以及個人電子設備)等領域有廣泛的應用前景。整個器件的制造工藝無須昂貴原材料和先進制造設備，有利于大規(guī)模工業(yè)生產和實際應用，且整個器件以柔性聚合物膜為基本結構，易加工;器件的使用壽命長，易與其他加工工藝相融合。
更多資訊請關注新能源頻道
網站客服
粵公網安備 44030402000946號