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Advances in Triboelectric Nanogenerators for Blue Energy Harvesting and Marine Environmental Monitoring
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作者 Yang Jiang Xi Liang +1 位作者 Tao Jiang Zhong Lin Wang 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期204-224,共21页
Blue energy,which includes rainfall,tidal current,wave,and water-flow energy,is a promising renewable resource,although its exploitation is limited by current technologies and thus remains low.This form of energy is m... Blue energy,which includes rainfall,tidal current,wave,and water-flow energy,is a promising renewable resource,although its exploitation is limited by current technologies and thus remains low.This form of energy is mainly harvested by electromagnetic generators(EMGs),which generate electricity via Lorenz force-driven electron flows.Triboelectric nano genera tors(TENGs)and TENG networks exhibit superiority over EMGs in low-frequency and high-entropy energy harvesting as a new approach for blue energy harvesting.A TENG produces electrical outputs by adopting the mechanism of Maxwell’s displacement current.To date,a series of research efforts have been made to optimize the structure and performance of TENGs for effective blue energy harvesting and marine environmental applications.Despite the great progress that has been achieved in the use of TENGs in this context so far,continuous exploration is required in energy conversion,device durability,power management,and environmental applications.This review reports on advances in TENGs for blue energy harvesting and marine environmental monitoring.It introduces the theoretical foundations of TENGs and discusses advanced TENG prototypes for blue energy harvesting,including TENG structures that function in freestanding and contact-separation modes.Performance enhancement strategies for TENGs intended for blue energy harvesting are also summarized.Finally,marine environmental applications of TENGs based on blue energy harvesting are discussed. 展开更多
关键词 triboelectric nanogenerator teng networks Blue energy Energy harvesting Ocean sensors
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TENG在可穿戴人体健康状态监测中的应用和研究进展
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作者 张龙飞 高国伟 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第8期1-5,共5页
本文将深入阐述摩擦纳米发电机(TENG)的基本工作原理、不同的运行模式以及结构制备与性能优化的方法;重点归纳和分析TENG在智能可穿戴医疗设备及脉诊监测两大方面的应用实践,其中,智能可穿戴医疗涵盖了人体康复、植入式技术等领域,而脉... 本文将深入阐述摩擦纳米发电机(TENG)的基本工作原理、不同的运行模式以及结构制备与性能优化的方法;重点归纳和分析TENG在智能可穿戴医疗设备及脉诊监测两大方面的应用实践,其中,智能可穿戴医疗涵盖了人体康复、植入式技术等领域,而脉诊监测则主要涉及脉搏、心跳及呼吸等关键生理指标的监测。本文分析了各种基于TENG的可穿戴医疗器件在能量收集和自供电传感方面的应用,并展望TENG在智能可穿戴医疗设备领域的应用前景。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机 智能可穿戴医疗 植入式 脉诊监测
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Screen-printed soft triboelectric nanogenerator with porous PDMS and stretchable PEDOT:PSS electrode
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作者 Haochuan Wan Yunqi Cao +3 位作者 Li-Wei Lo Zhihao Xu Nelson Sepulveda Chuan Wang 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2019年第11期99-105,共7页
The recent development on wearable and stretchable electronics calls for skin conformable power sources that are beyond current battery technologies.Among the many novel energy devices being explored,triboelectric nan... The recent development on wearable and stretchable electronics calls for skin conformable power sources that are beyond current battery technologies.Among the many novel energy devices being explored,triboelectric nanogenerator(TENG)made from intrinsically stretchable materials has a great potential to meet the above requirement as being both soft and efficient.In this paper,we present a lithography-free and low-cost TENG device comprising a porous-structured PDMS layer and a stretchable PEDOT:PSS electrode.The porous PDMS structure is formed by using self-assembled polystyrene beads as the sacrificial template and it is highly ordered with great uniformity and high structural stability under compression force.Moreover,the porous PDMS TENG exhibits improved output voltage and current of 1.65 V and 0.54 nA compared to its counterpart with non-porous PDMS with 0.66 V and 0.34 nA.The effect of different loading force and frequency on the output response of the TENG device has also been studied.This work could shed light on diverse structural modification methods for improving the performance of PDMS-based TENG and the development of intrinsically stretchable TENG for wearable device applications. 展开更多
关键词 triboelectric NANOGENERATOR (teng) POROUS PDMS STRETCHABLE materials WEARABLE ELECTRONICS
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基于TENG 的人体运动监测及其在跌倒检测中的应用 被引量:1
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作者 杨刚 王超 +1 位作者 王丽芳 杜佳 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1464-1472,共9页
随着物联网技术的广泛应用,传统电源在使用时存在频繁更换或充电等问题,限制了可穿戴设备的发展。利用聚四氟乙烯(PTFE)和铝(Al)箔制备了接触-分离式摩擦纳米发电机(TENG),通过人体布设完成人体运动能量的采集,根据输出电信号的变化对... 随着物联网技术的广泛应用,传统电源在使用时存在频繁更换或充电等问题,限制了可穿戴设备的发展。利用聚四氟乙烯(PTFE)和铝(Al)箔制备了接触-分离式摩擦纳米发电机(TENG),通过人体布设完成人体运动能量的采集,根据输出电信号的变化对人体运动姿态进行监测。此外,还设计了基于TENG的自供电跌倒检测系统,采用TENG进行人体能量收集,利用基于LTC3588芯片的能量管理电路实现电压转换,加速度传感器实现人体运动数据采集,最后通过串口传输至计算机显示。实测结果表明,该TENG的开路电压和短路电流分别为48 V和2.6μA,其结果验证了TENG具有输出电压高、电流低的特性。TENG作为自驱动传感器用于人体运动监测,在行走状态下输出电压最大值为63 V,在跑步状态下为116 V,在跳跃状态下达到130 V,根据输出特性可以准确判断人体当前运动状态。此外,对TENG的能量管理电路进行仿真和测试,结果表明其能够实现3.3 V稳压输出,可满足利用加速度传感器设计的跌倒检测系统的供电需求。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 可穿戴设备 自供电 能量管理电路 自驱动传感器
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基于电荷泵和电场增强层的滑动式直流摩擦纳米发电机的性能提升
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作者 陈晨 方林 王佩红 《微纳电子技术》 CAS 2024年第11期107-113,共7页
针对直流摩擦纳米发电机(DC-TENG)自身性能的局限性以及静电击穿的优化,提出了一种简便、通用的将电荷泵和电场增强层与DC-TENG耦合的策略(CE-DC-TENG),以提高DC-TENG的输出性能。交流摩擦纳米发电机(AC-TENG)被用作电荷泵,在DC-TENG中... 针对直流摩擦纳米发电机(DC-TENG)自身性能的局限性以及静电击穿的优化,提出了一种简便、通用的将电荷泵和电场增强层与DC-TENG耦合的策略(CE-DC-TENG),以提高DC-TENG的输出性能。交流摩擦纳米发电机(AC-TENG)被用作电荷泵,在DC-TENG中引入一层增强电场的导电层并与电荷泵连接,以积累电荷和增强静电击穿的电场。在研究过程中,设置了运动频率与竖直压力这两个参数,并通过改变参数的大小测试了对应的输出性能。结果表明在1.0 Hz的运动频率和25 N竖直压力下,CE-DC-TENG输出电流约为0.67μA,七个周期的转移电荷量约为0.95μC。这个结果分别约为基于静电击穿DC-TENG的5倍和2倍。并且,该器件的输出功率在负载电阻600 MΩ左右获得最大值,达到54μW。CE-DC-TENG的峰值输出功率约是DC-TENG的18倍。通过线性滑动模式CE-DC-TENG验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 直流摩擦纳米发电机(DC-teng) 电荷泵 电场增强层 静电击穿 线性滑动模式
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低频小振动能量收集的伞型摩擦纳米发电机 被引量:2
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作者 刘安国 苏玉香 +2 位作者 罗健锋 赵柯洋 赵西增 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期4103-4111,I0030,共10页
针对摩擦纳米发电机功率密度低、触发难、耐久度差的问题,该文设计一种伞型摩擦纳米发电机(umbrella-shape triboelectric nanogenerator,U-TENG)用于收集低频小振动能量。U-TENG以纸基作为连接机构,使上下伞叶在振动环境中进行有序开合... 针对摩擦纳米发电机功率密度低、触发难、耐久度差的问题,该文设计一种伞型摩擦纳米发电机(umbrella-shape triboelectric nanogenerator,U-TENG)用于收集低频小振动能量。U-TENG以纸基作为连接机构,使上下伞叶在振动环境中进行有序开合,可以有效增加摩擦层数量、增大接触面积、改善接触面的贴合效果。另外,在摩擦电单元的设计上,通过叠放氟橡胶提高导电层上的感应电荷量,以优化电能输出性能。实验结果表明:当两个摩擦电单元并联运行时,UTENG的最大短路电流和开路电压分别能够达到125.9μA和804 V;在低频小幅振动下其瞬时功率密度最高达到509.3 W/m^(3);U-TENG可以收集环境中不同形式的振动能,以收集脉冲式振动的能力尤为突出,最多可驱动960个LED灯。该方法可为环境中低频振动能的高效捕获提供思路。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机 伞型 振动能收集 高能量密度 叠加输出
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旋转结构摩擦纳米发电机的材料、结构及应用研究进展
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作者 陈云飞 雷锐 +2 位作者 金哲林 程广贵 丁建宁 《微纳电子技术》 CAS 2024年第10期1-14,共14页
综述了近年来旋转结构摩擦纳米发电机(R-TENG)在能量收集和传感领域的研究进展,介绍了不同结构R-TENG的基本工作原理、性能调控以及应用。详细分析了导电刷式结构、接触-分离式结构、独立层式结构以及恒流式结构的R-TENG,总结了各种结构... 综述了近年来旋转结构摩擦纳米发电机(R-TENG)在能量收集和传感领域的研究进展,介绍了不同结构R-TENG的基本工作原理、性能调控以及应用。详细分析了导电刷式结构、接触-分离式结构、独立层式结构以及恒流式结构的R-TENG,总结了各种结构R-TENG将振动、旋转、波浪、风和热源等能量高效转化为电能的方法和规律,比较了它们各自的结构设计、外部激励和电力输出。重点介绍了独立层结构中较为关键的减磨结构、悬浮结构以及模式切换。研究表明R-TENG具有将环境中的机械能转化为电能的应用潜力。最后,指出了R-TENG未能进行产业化的主要原因,同时展望了R-TENG在自供能传感、分布式能源等领域的未来发展方向。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 静电感应 旋转结构 能量收集 自供能传感
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A highoutput PDMS-MXene/gelatin triboelectric nanogenerator with the petal surface-microstructure 被引量:1
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作者 Zekun Wang Congcong Hao +3 位作者 Mingzhe Cai Juan Cui Yongqiu Zheng Chenyang Xue 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2024年第5期4151-4162,共12页
Triboelectric nanogenerator(TENG)has a promising future in the field of energy harvesting and self-powered sensing due to their simplicity in structure,low cost,and efficient energy harvesting from the surrounding env... Triboelectric nanogenerator(TENG)has a promising future in the field of energy harvesting and self-powered sensing due to their simplicity in structure,low cost,and efficient energy harvesting from the surrounding environment.The output electrical performance of TENG can be improved by doping the friction material with functional materials and modifying the surface of the friction material.However,the current method of adding functional materials to friction materials is costly and wasteful,and the method of modifying the surface structure of friction materials is cumbersome and not easy to operate.In this work,we present a polydimethylsiloxane(PDMS)-MXene/gelatin triboelectric nanogenerator(PMMG-TENG)based on petal surface-microstructures,which has the advantages of low cost,simple preparation,high output performance,and ecological friendliness.By doping 0.03 wt.%of MXene in PDMS,the output electrical performance of TENG can be significantly improved,with an output current increase of up to 139.7%.Four different petals are used as natural molds to prepare PMMG-TENG.The results show that PMMG-TENG with peony petal surface microstructure has the best electrical performance,and the output current increase of up to 228.17%compared with PMMG-TENG without structure.The PMMG-TENG with peony petal surface-microstructure exhibits excellent electrical performance,demonstrating a maximum open-circuit voltage of 417.39 V and a maximum short-circuit current of 12.01μA at a size of 3 cm×3 cm,and a maximum power density of 170μW/cm^(2) at a load resistance of 107Ω.The PMMG-TENG’s output performance after 10,000 cycles is consistent with the initial state,highlighting excellent output stability.The PMMG-TENG can easily light up at least 100 light emitting diodes(LEDs).(operating voltage 3V.)Gelatin film exhibits excellent degradation performance,with complete degradation time of only 150 s in water at a constant temperature of 75℃.PMMG-TENG not only shows excellent performance in the field of energy harvesting,but also has a broad application prospect in the field of self-powered sensing.This work provides a simple,low cost,natural and green method to significantly improve the output electrical performance of TENG. 展开更多
关键词 triboelectric nanogenerator(teng) petal surface-microstructure GELATIN MXene energy harvesting
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用于人体运动姿态监测基于IL@PDMS复合膜的摩擦电纳米发电机
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作者 宋金沙 张甜 +2 位作者 乔冰琴 赵涓宏 穆继亮 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期134-140,共7页
摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDM... 摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDMS复合膜作为摩擦层,有效提高了摩擦电输出性能;另一方面,基于光刻微电子机械系统(MEMS)工艺及模板转移技术对IL@PDMS复合膜表面进行金字塔微结构修饰,实现摩擦效应的增强。与纯PDMS膜相比,IL的引入可使摩擦电输出电流及输出电压分别提高近4倍和6倍;另外,表面微结构的修饰也使得输出电流及输出电压分别提升近1.5倍和0.7倍。此外,当工作10 000个周期后,摩擦电输出性能仍保持不变。实验表明,当将IL@PDMS-TENG贴附在手指上时,实现了对人体运动姿态的有效监测。该研究为可穿戴人体运动传感器提供了新的技术路径及应用前景。 展开更多
关键词 IL@PDMS复合膜 摩擦电纳米发电机(teng) 表面修饰 运动监测 离子液体
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冲击式波浪能摩擦纳米发电机的设计与半物理实验
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作者 潘磊 范健宇 +3 位作者 杨绍辉 柯江岩 杜志昌 李晖 《集美大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期54-63,共10页
提出并设计了一种基于冲击式空气透平的波浪能摩擦纳米发电机,将其应用于振荡水柱波浪能转换装置中,能够将低频的海洋波浪能高效转换为电能。详细阐述了该发电机的结构与工作原理,搭建了两个实验平台,分别进行了电极参数优化实验和电学... 提出并设计了一种基于冲击式空气透平的波浪能摩擦纳米发电机,将其应用于振荡水柱波浪能转换装置中,能够将低频的海洋波浪能高效转换为电能。详细阐述了该发电机的结构与工作原理,搭建了两个实验平台,分别进行了电极参数优化实验和电学输出性能实验。实验结果表明,利用聚四氟乙烯作为电极的介电材料,其电学输出性能最优,聚四氟乙烯的厚度越大,电学性能输出越好。当发电机电极角度逐渐减小时,短路电流呈上升趋势。设计并制造了冲击式波浪能摩擦纳米发电机,进行了单风向半物理仿真实验。研究了不同风速下的电学输出性能,并进行了电容充电实验。通过电路设计驱动点亮了33盏LED。验证了冲击式波浪能摩擦纳米发电机的可靠性以及对小型传感器供能的潜力。 展开更多
关键词 波浪能 空气透平 摩擦纳米发电机(teng) 振荡水柱
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摩擦纳米发电机在收集蓝色能源上的应用与研究
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作者 汪月文 黄倩倩 +5 位作者 邓华夏 胡坤宏 王黎丽 梁升 刘伶俐 梁鑫 《铜业工程》 CAS 2024年第1期108-118,共11页
为了减少碳排放,保护生态环境,人们对海洋资源的开发和研究愈发深入,可再生能源收集技术是该领域研究的重点。其中,摩擦纳米发电机是利用接触电气化现象的最有前途的机械能收集器之一,其具有可利用的机械能资源丰富、材料可得性和可选... 为了减少碳排放,保护生态环境,人们对海洋资源的开发和研究愈发深入,可再生能源收集技术是该领域研究的重点。其中,摩擦纳米发电机是利用接触电气化现象的最有前途的机械能收集器之一,其具有可利用的机械能资源丰富、材料可得性和可选性广、器件结构相对简单、加工成本低等诸多优势。最近10年,世界各地研究人员在这一领域的研究取得了巨大进展。本文综述了近年来应用于摩擦纳米发电机(TENG)上的各种新型摩擦电材料,介绍了摩擦电材料的选取规则,并总结了对摩擦电材料进行物理表面修饰、化学表面修饰和其他相关改性方式,最后归纳了用于收集蓝色能源的摩擦纳米发电机装置的仿生结构的设计研究进展,并对未来的应用和发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 摩擦电材料 仿生结构 蓝色能源
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基于摩擦纳米发电机的输电线路振动能量收集装置
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作者 高思航 冯少轩 +3 位作者 刘咏熙 王锐 韦昊 罗小婷 《电力工程技术》 北大核心 2024年第5期208-215,共8页
在电力物联网蓬勃发展的当下,如何持续且长时间地供能成为了数以万计的传感器所要面临的技术难题。摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)作为新崛起的高效供能技术,在传感器的自供电领域有着非常广阔的应用前景。文中基于... 在电力物联网蓬勃发展的当下,如何持续且长时间地供能成为了数以万计的传感器所要面临的技术难题。摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)作为新崛起的高效供能技术,在传感器的自供电领域有着非常广阔的应用前景。文中基于摩擦电工作原理,利用多层弹性体结构的垂直接触分离TENG,设计出一种面向输电线路微风振动的多层弹性体TENG能量采集装置。通过振动能量采集器输出性能测试平台模拟输电线路微风振动状态,对不同频率和振幅下能量采集器的基本电气特性进行测试,结合电能管理策略,构建面向输电线路微风振动的振动能量采集自供电系统,实现宽频带振动能量的高效采集与转换,完成对商用传感器的供能。最后,通过输电线路振动缩比模型验证文中所设计振动能量采集装置的有效性与可行性。文中设计的振动能量采集自供电系统能够有效地将输电线路宽频振动能量转换为电能,具有结构简易、经济性好的特点,解决了电力物联网传感器不能持久绿色供电的问题。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 电力物联网 输电线路 微风振动 自供电系统 宽频带能量收集
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雨滴能量收集型摩擦纳米发电机的研究进展
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作者 马超群 王优强 +1 位作者 王秀通 刘威龙 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期1-16,共16页
简单阐述了摩擦纳米发电机(TENG)的工作原理及4种基本工作模式。总结了雨滴能量收集型TENG在基于垂直接触-分离结构、单电极结构、独立层结构3种工作模式及多种基本工作模式集成的结构优化及应用。介绍了开发出的其他结构类型的TENG及... 简单阐述了摩擦纳米发电机(TENG)的工作原理及4种基本工作模式。总结了雨滴能量收集型TENG在基于垂直接触-分离结构、单电极结构、独立层结构3种工作模式及多种基本工作模式集成的结构优化及应用。介绍了开发出的其他结构类型的TENG及通过表面处理、结构优化等方式对雨滴能量收集效率的增强。此外,对其他类型如太阳能、风能等清洁能源收集装置与雨滴能量收集型TENG集成为互补的混合能源装置进行了介绍和分析。最后,对目前TENG在雨滴能量收集方面存在的问题和不足进行总结,并展望了未来的挑战和发展方向。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 雨滴能量收集 结构设计优化 混合能源装置 自供电
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纺织品摩擦纳米发电机的研究进展
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作者 司苏求 刘玮 《微纳电子技术》 CAS 2024年第2期1-12,共12页
阐述了纺织品摩擦纳米发电机(T-TENG)在智能可穿戴领域的优势。重点介绍了纺织品摩擦纳米发电机的四种工作模式,包含垂直接触-分离模式、单电极模式、水平滑动模式和独立摩擦层模式。分析了不同组成结构对电输出性能的影响,对国内外研... 阐述了纺织品摩擦纳米发电机(T-TENG)在智能可穿戴领域的优势。重点介绍了纺织品摩擦纳米发电机的四种工作模式,包含垂直接触-分离模式、单电极模式、水平滑动模式和独立摩擦层模式。分析了不同组成结构对电输出性能的影响,对国内外研究中涂覆、纺纱(加捻、编织和静电纺丝)、针织、机织、非织造等制备方法对纺织品摩擦纳米发电机电输出性能的影响进行了全面评估。总结了纺织品摩擦纳米发电机在改善电子纺织品的能量转换、存储寿命和拉伸性能等方面取得的重要进展。由于纤维/织物的可穿戴设备仍面临着材料和制造技术的限制,导致目前主要依靠实验室制造,材料和制造工艺仍未大规模商业化。最后指出了开发先进的摩擦材料和制造方法以及发展思路。展望了纺织品摩擦纳米发电机的未来发展方向。 展开更多
关键词 纺织品摩擦纳米发电机(T-teng) 可穿戴电子设备 电子纺织品 智能服装 人体机械能
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A triboelectric nanogenerator-based self-powered long-distance wireless sensing platform for industries and environment monitoring
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作者 Chi Zhang Kaihang Zhang +9 位作者 Jiaqi Lu Liangquan Xu Jianhui Wu Jie Li Shuting Liu Weipeng Xuan Jinkai Chen Hao Jin Shurong Dong Jikui Luo 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2024年第11期9704-9711,共8页
Self-powered wireless sensing system is particularly suitable for applications in intelligent manufacturing, smart healthcare etc. as it does not require an external power source. Triboelectric nanogenerator (TENG) is... Self-powered wireless sensing system is particularly suitable for applications in intelligent manufacturing, smart healthcare etc. as it does not require an external power source. Triboelectric nanogenerator (TENG) is an emerging energy harvester that can be used to power self-powered wireless sensors. The latest achievement in this area is the instantaneous self-powered wireless sensor, where the electric energy generated by the TENG is injected directly into the inductor-capacitor (LC) resonator to generate a decaying oscillating signal with encoded sensing information. However, the frequency is lower (typically 【5 MHz) and the signal transmission distance is short (【3 m) limited by the near-field magnetic coupling, restricting its widespread applications. In this research, we propose a self-powered long-distance wireless sensing platform which utilizes a surface acoustic wave (SAW) resonator based radio-frequency oscillator to convert TENG energy into a high frequency signal with sensing information encoded. With this system, the sensing signal can be easily transmitted through the antenna for long distance. An optimized system is designed and conditional influences are fully investigated. Results show this self-powered wireless sensor system can perform wireless sensing for force, temperature and vibration at a distance up to 50 m. 展开更多
关键词 triboelectric nanogenerator(teng) self-powered sensor radio frequency(RF) wireless sensor RF oscillator
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基于摩擦纳米发电机的乒乓球落点轨迹与速度识别的研究
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作者 步晓飞 张鹏 +4 位作者 黄梁松 赵恒伟 姚永杰 王硕 黄鑫 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期916-922,共7页
随着科技的迅速发展,通过智能传感设备辅助运动成为科学研究的重要发展方向。为了更方便地收集运动员乒乓球训练的数据,对其进行针对性训练,提出了一种基于单电极式摩擦纳米发电机(TENG)的自驱动信息采集装置。该装置由乒乓球拍及表面... 随着科技的迅速发展,通过智能传感设备辅助运动成为科学研究的重要发展方向。为了更方便地收集运动员乒乓球训练的数据,对其进行针对性训练,提出了一种基于单电极式摩擦纳米发电机(TENG)的自驱动信息采集装置。该装置由乒乓球拍及表面摩擦层电极层组成,选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为摩擦层制备材料,碳油作为电极层制备材料。同时设计了一种覆盖整个乒乓球拍面的阵列结构,通过收集乒乓球和球拍撞击产生的电信号来获取乒乓球落点和球速等信息,可以在LabVIEW上位机实时显示。经测试其输出电压在乒乓球球速为15 m/s的速度下可达11.2 V,在60 s内为100 nF的电容器充电到12 V,可以作为微型电子设备的电源,为LED灯和计时器供电。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 自供电系统 LABVIEW 运动传感
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用于自供电运动检测的单电极模式摩擦纳米发电机
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作者 王光伟 姜富豪 +4 位作者 刁彬烜 李鸿江 Joo Sang-Woo 丛晨浩 李欣琳 《微纳电子技术》 CAS 2024年第9期91-99,共9页
智能仿生技术的迅速发展为医疗保健领域以及人机交互领域注入了新的活力。仿真人体皮肤功能,特别是触觉反应功能,是电子皮肤发展的一个关键方面。然而,现有的压阻式、压电式和电容式传统触觉传感器在实际应用中需要外部输入和电源系统... 智能仿生技术的迅速发展为医疗保健领域以及人机交互领域注入了新的活力。仿真人体皮肤功能,特别是触觉反应功能,是电子皮肤发展的一个关键方面。然而,现有的压阻式、压电式和电容式传统触觉传感器在实际应用中需要外部输入和电源系统来进行信息控制和能量供应。介绍了一种新颖的方法,采用全点胶印刷方法制造单电极摩擦纳米发电机(TENG)阵列,同时服务于生物运动识别和能量收集的双重目的。该结构利用Ag/聚二甲基硅氧烷(PDMS)/碳纳米管(CNT)复合电极油墨,将PDMS作为弹性包裹载体,通过银浆的片状结构和CNT的管状结构实现了桥接导电网络结构,确保了高导电性以及良好的柔韧性和印刷特性。所制得的TENG峰值开路电压为142 V,短路电流为64μA,负载电阻为10 MΩ,最大输出功率为9.31 mW。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 点胶打印 自供电系统 生物运动识别 能量收集 传感器
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基于混合式摩擦电-电磁纳米发电机的桥梁自供能监测系统
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作者 许子彦 温作相 高浚桓 《微纳电子技术》 CAS 2024年第10期116-124,共9页
随着桥梁服役年限和桥梁负载的不断增加,对桥梁进行实时健康监测和环境监测变得尤为重要。传统的监测传感器通常依赖化学电池供电,然而化学电池寿命短,需要定期检查更换,且在检修时容易导致监测系统的小面积瘫痪。提出了一种基于摩擦纳... 随着桥梁服役年限和桥梁负载的不断增加,对桥梁进行实时健康监测和环境监测变得尤为重要。传统的监测传感器通常依赖化学电池供电,然而化学电池寿命短,需要定期检查更换,且在检修时容易导致监测系统的小面积瘫痪。提出了一种基于摩擦纳米发电机(TENG)和电磁发电机(EMG)的混合式摩擦电-电磁纳米发电机(TE-EMNG)。该装置旨在代替化学电池而作为桥梁自供能监测系统的电源。基于摩擦起电和静电感应的TENG具有高电压小电流的输出特性,而基于电磁感应的EMG具有大电流低电压的输出特性,二者的结合使得发电设备具有更高效输出。在8r/min转速下,TENG单元和三相EMG单元的最大峰值功率分别为0.34和6 mW,可以为蓝牙加速度计供电。该研究展示了一种有效的风能收集器,为桥梁自供能监测系统提供了一种创新的策略,拓宽了未来能源收集的思路。 展开更多
关键词 摩擦纳米发电机(teng) 电磁发电机(EMG) 风能采集 桥梁监测系统 自供能系统 无线信号传输
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化学液相沉积制备氧化铝薄膜及在TENG中的应用
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作者 阮璐 李典伦 +5 位作者 吴朝兴 严子雯 陈桂雄 林金堂 严群 孙捷 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第4期304-311,共8页
采用化学液相沉积(CLD)法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃和硅基板表面制备了大面积的氧化铝(Al2O3)薄膜,并以非腐蚀的方式在硅片表面使用CLD法直接生长图案化Al2O3薄膜。Al2O3薄膜的表面均匀、连续,生长2 h后膜厚度约为20~30 nm。薄膜的电绝... 采用化学液相沉积(CLD)法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃和硅基板表面制备了大面积的氧化铝(Al2O3)薄膜,并以非腐蚀的方式在硅片表面使用CLD法直接生长图案化Al2O3薄膜。Al2O3薄膜的表面均匀、连续,生长2 h后膜厚度约为20~30 nm。薄膜的电绝缘性能良好,平均击穿场强达到1.74 MV/cm,可以用作半导体器件的绝缘层。进一步将CLD法制备的Al2O3薄膜用作摩擦电纳米发电机(TENG)中的电子阻挡层,其开路电压和短路电流约为120 V和5μA,分别是不含Al2O3 TENG的1.6倍和2倍。该薄膜不受摩擦层磨损的影响,可以有效地改善TENG性能。结果表明,CLD法可作为一种在室温下、低成本、无毒且简便的新方法,用于半导体器件中绝缘或钝化薄膜的制备。 展开更多
关键词 氧化铝(Al2O3) 化学液相沉积(CLD) 绝缘薄膜 摩擦纳米发电机(teng) 半导体器件
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静电纺聚酰亚胺基摩擦纳米发电机的制备及性能
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作者 闫静 望希言 +2 位作者 朱宁 吕梦蝶 秦跃彬 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期6-12,共7页
为获得高性能的摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG),采用静电纺丝技术和酰胺化工艺制备了具有高表面粗糙度和孔隙结构的聚酰亚胺(polyimide,PI)纳米纤维薄膜,将其作为负摩擦材料构筑TENG。探究了PI纳米纤维膜的厚度、TEN... 为获得高性能的摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG),采用静电纺丝技术和酰胺化工艺制备了具有高表面粗糙度和孔隙结构的聚酰亚胺(polyimide,PI)纳米纤维薄膜,将其作为负摩擦材料构筑TENG。探究了PI纳米纤维膜的厚度、TENG的接触分离距离和工作面积对其输出性能的影响。结果表明:基于静电纺PI膜的TENG的输出性能随着PI纳米纤维膜厚度、TENG接触分离距离的增加均呈现先增加后减小的趋势,并随着工作面积的增加而增加;当纤维膜厚度为114.1μm、接触分离距离为10 mm、工作面积为20 cm^(2)时,开路电压、短路电流和转移电荷达到最大,分别为235 V、22.5μA和92 nC,此时输出功率密度为3 W/m^(2),可以将50 V 1μF的电容器在7 s内充电至4 V,展示了基于静电纺PI纳米纤维膜TENG的应用潜能。 展开更多
关键词 静电纺丝 聚酰亚胺 摩擦纳米发电机 机械能 电能
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