摩擦纳米发电机表面电荷密度研究进展

 纳米摩擦发电机可以收集环境中不同形式的机械能，在自驱动系统、物联网和蓝色能源等方面具有巨大的潜在应用价值。作为能量器件，纳米摩擦发电机的实际应用在于进一步提高功率输出，其核心在于提高摩擦电荷密度。介绍了提高摩擦表面电荷密度的技术方法，综述了提高摩擦纳米发电机电荷密度的研究进展。同时，以接触-分离模式的摩擦纳米发电机为例，探索了摩擦表面电荷密度的影响因素和改进措施，以为实现摩擦纳米发电机超高电荷密度提供新的研究方向。     

复合型能源电池研究进展

 与摩擦纳米发电机（TENG）单纯收集环境机械振动能量相比,与TENG相结合的新型复合能源电池能够收集多种形式的能量,具有更宽的工作频率范围和更好的输出性能。近年来,复合型能源电池逐渐向小型化、便携化、智能化发展。分别从TENG与太阳能电池、电磁发电机、压电纳米发电机、多种类型发电机以及其他能源电池相结合等几个类别,综述了复合型能源电池在工作模式、结构、能量输出、应用等方面的研究进展,讨论了复合型能源电池面临的挑战。对其发展前景进行了展望,认为复合型能源电池需要进一步在集成化、大功率、长寿命等方面深入开展研究。     

摩擦纳米发电机在自驱动智能交通系统的应用研究进展

 摩擦纳米发电机具有供电和高灵敏度传感的双重功能,能够在自驱动智能交通系统中发挥重要作用。综述了近年来摩擦纳米发电机在公路及铁路智能交通系统中的应用,包括车辆检测、尾气处理、振动能收集、风能收集等,分析了摩擦纳米发电机在智能交通系统应用过程中存在的挑战,展望了摩擦纳米发电机在材料、信息、电子、机械、交通等多学科交叉的发展趋势。     

具有三维立体结构的高性能摩擦发电机研究取得进展

正摩擦发电机依靠高性能的电学输出,在能源以及自驱动电子器件领域受到越来越多的关注。传统的摩擦发电机包括两片带有极性相反电荷的薄膜,在周期的重合-分离过程中,输出周期性交流电流。这种摩擦发电机面临的问题是输出电流较小,在μA量级,限制了摩擦发电机对于大部分电子器件的应用。研究发现,该发电机在工作     

基于超弹性PDMS的摩擦纳米发电机的性能研究

常用于摩擦纳米发电机的聚二甲基硅氧烷是一种超弹性聚合物,但迄今对其理论分析均采用线弹性本构假设,没有通过实验证明其是否有效.首先基于超弹性本构对PDMS摩擦纳米发电机的接触力学和静电感应性能进行仿真;其次通过光刻和复型工艺制备了PDMS金字塔织构,构建了摩擦纳米发电机实验装置,并将实验与理论结果对比.研究表明:随着施加压力增大,摩擦纳米发电机的接触面积和开路电压均随之增加,之后趋于稳定;相比于超弹性本构,采用线弹性本构高估了金属与PDMS的接触面积,低估了使摩擦纳米发电机开路电压稳定所需施加的压力;采用超弹性PDMS本构的仿真结果与实验更为吻合.      

面向智能轴承自供电系统的压电-摩擦复合式振动能量采集器

针对智能轴承外圈径向开槽结构中以电池供能的状态监测设备存在应用场合受限的问题，提出了一种适用于智能轴承自供电系统的压电-摩擦复合式振动能量采集器。该能量采集器以带双质量块的三角形单晶压电悬臂梁为基础，在悬臂梁的振动方向上有机集成兼具限位功能的摩擦纳米发电机，实现了振动和限位碰撞过程中压电-摩擦电两种模式的复合协同发电，有效利用了空间并提高了输出性能。同时，利用集中参数法建立了能量采集器的机电耦合动力学模型，通过COMSOL软件分析了不同结构与尺寸对压电悬臂梁固有频率和输出电压的影响，并通过试验验证机电耦合动力学模型与仿真分析的准确性。试验结果表明：所提能量采集器能够在0～28.2 m/s²的智能轴承正常工作振动加速度范围内有效工作；在加速度为2 m/s²时，该采集器的压电和摩擦电单元开路输出电压最大峰峰值分别可达1.28 V和1.05 V;在加速度为20 m/s²时，该采集器的压电和摩擦电单元开路输出电压最大峰峰值分别可达2.85 V和1.18 V。     

健身器材能量利用装置

基于液压传动理论,提出了一种利用杠杆原理将人体做功转换成机械能、并通过水流发电机将机械能转换成电能的能量利用装置.本文设计了一种新的能量利用装置,介绍了其工作原理,对其能量转换过分进行了详细的计算分析,并进行了试验验证.该文提出的新装置具有广泛的应用前景.     

基于AD7705的高精度极微弱信号A/D转换的电路的设计

在智能仪器仪表设计中,微弱信号转换精度、稳定度的高低直接影响着仪器的性能.为了对极微弱信号进行高精度模数转换,本文设计了以传感器为信号源,仪表放大、低通滤波,运算放大和AD7705芯片为主要结构的转换电路.该电路能够完成对传感器产生的极微弱低频信号进行放大、去噪和模数转换,实验证明本文设计的电路能够有效转换极微弱电信号,为极微弱信号传感器在智能设备中的具体应用提供了合理的解决方案.     

发电机碳刷滑环发热的预防和处理措施

碳刷和滑环是发电机动静接触和交换能量的设备.是发电机励磁系统的重要组成部分.但是运行中由于很多原因,时常出现发热现象,严重危及发电机的安全运行.通过分析励磁碳刷滑环发热的产生、发展和引起碳刷、滑环发热的因素,并结合几年来的实践经验,总结出发热的处理方法及严重发热时实用可行的两种应急处理方法.进而针对性地提出了使其正常运行的维护方法和注意事项.     

微弱振动信号采集及分析系统设计

针对机械振动等包含低频微弱信号的振动设备,设计了一种微弱振动信号实时采集与分析系统。该系统通过TI的DSP芯片TMS320VC5509A对微弱振动信号完成数据的实时采集并将采样数据发送至上位机,通过上位机软件对微弱振动信号进行实时的处理与分析,从而发现微弱振动信号中的一些有用特征。实验表明该系统能够很好的绘制出低频微弱信号时域与频域波形,分析出低频微弱信号的一些不良特征,具有实际应用价值。     

摩擦纳米发电机研究可视化图谱分析

全球范围内能源与环境问题日益严峻,自从2012年摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator）的概念被提出以来,作为一种清洁可再生的微纳新能源产生装置,成为众多研究人员关注的焦点。基于CiteSpace可视化分析软件,针对Web of Science数据库中检索到的1908篇摩擦纳米发电机研究领域论文从出版年、引用次数、发文期刊、机构、作者和关键词等角度进行图谱分析,总结摩擦纳米发电机领域国内外研究进展和热点并预测前沿趋势,为深入了解摩擦纳米发电机领域的研究现状提供借鉴和参考。     

Triboelectric nanogenerator as a new technology for effective PM2.5 removing with zero ozone emission

Particles matters (PMs) have raised serious concerns due to their great impact on human health. Coupling triboelectric effect and electrostatic induction, triboelectric nanogenerator (TENG) has demonstrated as a practical sustainable power source for portable devices. The characteristics of TENG, such as high electric field and high output power, make it a promising technology in air cleaning applications. Here, the mechanism of the TENG and its application in self-powered air cleaning technologies are reviewed. Using the TENG as a voltage source, a self-powered air cleaning system for removing SO₂ and PMs is developed; and the removal efficiency of nanofiber filters is greatly enhanced due to electrostatic attraction. More importantly, the technology is not only most effective for removing nano-scale particles that cannot be effectively filtered using conventional fiber-film filters, but also produces no ozone emission. Besides being an independent power supply, a vibration TENG based triboelectric filter is designed to effectively capture the PMs from automobile exhaust fumes. Hence, the TENG demonstrates its great potential in self-powered air cleaning applications.     

生命不止,能量不息——植入式摩擦纳米发电机的研究与应用

 2012年,研究人员提出了一种将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机（TENG）,该技术近年来得到了飞速发展,实现了对人体运动能、风能、声波能、海洋能等各种机械能的收集。其中植入式摩擦纳米发电机（iTENG）可将生物体内的心跳、呼吸肌运动等生物机械能转化为电能并驱动有源植入式医疗器件,可显著提高可植入式医疗器件的使用寿命,在未来植入式医疗行业中有着潜在的应用前景。本文综述了iTENG的结构、工作原理、输出性能及其在有源植入式医疗器件供能应用等方面的最新研究进展,并在此基础上进一步分析iTENG应用到临床治疗所面临的挑战。     

由随机振动所驱动的纳米发电机 ——从无序中提炼出有序

研究了由超声波驱动的直流纳米发电机的发电原理,该发电机是一个无序能量收集器,能把纳米尺度的无规则或无序的微小机械能转变成有秩序的电能,即该纳米发电机是一个能把混乱整理成秩序、能从无序中提炼出有序的装置.计算了随机振动噪声所引起的纳米发电机输出的直流电流大小,在一定的条件下,这种纳米发电机的输出电流大小可以达到240 nA且可以由实验来测量的.     

机场弱膨胀高填土浅层强夯加固参数设计

根据弱膨胀土的变形特征和施工特点,讨论并确定了弱膨胀高填土浅层强夯加固处理的原则和参数设计。结合工程实际,提出了确定夯击能量、夯击次数等主要参数简便易行的工程方法。现场测试结果表明:该方法能在短期内完成浅层填土固结沉降,有效提高地基强度,缩短工期,降低工程造价。     

辽阳地区农村新能源开发现状与思考

分析了辽阳地区农村新能源的资源现状、开发优势和存在问题，提出了发展对策和建议。秸秆薪柴和畜禽粪便作为辽阳地区重要的生物质资源，将成为未来农村新能源发展的主要原料。目前能源结构性矛盾突出，清洁能源供应不足，开发利用程度低，环境污染严重，同时建设资金不足，资金注入渠道狭窄，服务体系尚不健全，发展基础依然薄弱，必须明确重点发展方向，制订发展规划，拓宽融资渠道，建立技术保障和服务体系，确保实现能源的可持续发展。