【《摩擦发电机研究现状文献综述》1600字】

摩擦发电机研究现状文献综述摩擦纳米发电机自2012年被王中林院士首次报道以来，一直被认为是将各种环境能量转化为电能的最有效和可行的能源转换机制之一[47]。一般认为，摩擦电的产生是因为摩擦起电和静电感应原理，当介电常数不同的两种材料之间相互接触时，在材料的表面会形成黏结，然后在两种材料之间会发生电荷转移，以此来平衡两种材料之间的电化学势差。之后当两种材料发生表面分离时，由于材料得失电子能力不同，从而在易失电子的材料一方表现出正电性，易得电子的材料一方表现出负电性，在两种材料表面呈现出电势差。当在两种材料之间接上外部电路时，由于材料表面的电势差，会驱动外部电路中的电子定向运动，产生电流。由于摩擦发电原理简单，且摩擦纳米发电机工作方式多样，适用范围广，易于制备，现已逐步发展成为一种重要的能源采集和转换方式，具有广阔的应用前景。2012年，王中林院士团队报道了一种由聚酰亚胺（Kapton）薄膜和涤纶树脂（PET）薄膜制备的上下层叠结构的摩擦纳米发电机[48]，其不同的工作状态和对应的材料表面电荷分布如图1-1所示。当施加外部应力使层叠结构变形时，两种薄膜表面产生接触摩擦，发生电荷转移，在两种材料表面分别产生等量异号的摩擦电荷；当两种薄膜材料分离时，在材料表面产生电势差，从而在外部电路中驱动电子移动产生电流。图1-1柔性摩擦纳米发电机Figure1-1Flexiblefrictionnanogenerator2020年，X.C.Li等人报道了一种受DNA螺旋结构启发的螺旋摩擦纳米发电机[49]，其结构图和工作状态下电荷转移原理图如图1-2所示。图1-2仿生设计螺旋式摩擦电纳米发电机Figure1-2Bioinspiredhelicaltriboelectricnanogenerators其中采用导电布和硅胶膜分别作为摩擦材料，导电布作为易失电子的正性摩擦材料，硅胶膜作为易得电子的负性摩擦材料，用尼龙作为结构支撑层。在没有外力作用下，两种材料保持分离，没有电荷转移；当受到外力作用时，螺旋结构被压缩，两种材料之间产生接触摩擦，发生电荷转移，从而在外部电路中产生电流。2020年S.Choi等人报道了一种用于收集生物力学能量的高性能手持摩擦纳米发电机[50]，如图1-3所示。采用轻质的材料设计轻巧的动力传输单元，通过连接可用的商业电路如AC/DC转换器，实现了恒定直流电压的实时输出。且由于其单次操作中实现极高的输出周期数，使其能够通过采用常规的倍压电路来显著提高开路电压，升压之后的电压足够高时，可以在没有外部电源的室内环境中产生微等离子体。该概念表明便携式微等离子体发电机为TENG的应用开辟了新的可能性技术。图1-3手持式轻型摩擦纳米发电机Figure1-3Hand-heldlightweightfrictionnanogenerator2020年X.Zhao等人报道了一种简单但高效的无线摩擦纳米发电机[51]，用于收集风能并可实现超灵敏的距离/障碍物感应，如图1-4所示，通过气体带动结构中间的TENG主体与两侧接收电极之间的接触摩擦，产生电信号。通过研究TENG主体与两侧接收电极之间的不同距离（D）与摩擦产生的电压(V)之间的关系，将此摩擦纳米发电机作为自供电距离传感器。此项研究展示了通过捕获环境中的风能驱动的摩擦纳米发电机作为自供电多功能耦合传感系统的创新应用。图1-4流体驱动的摩擦纳米发电机Figure1-4Flow-Driventriboelectricnanogenerators参考文献[1]赵一泽.物联网技术初探[J].通讯世界,2019,26(01):117-118.[2]GubbiJ,BuyyaR,MarusicS,etal.InternetofThings(IoT):AVision,ArchitecturalElements,andFutureDirections[J].FutureGenerationComputerSystems,2013,29(7):1645-1660.[3]王陆彤菲.物联网发展与研究综述[J].数字通信世界,2017(10):31-32.[4]丁露,倪佳.物联网与传感器技术发展综述[J].中国仪器仪表,2013(09):26-29.[5]薛波.无线传感器网络应用综述[J].通讯世界,2017(01):9-10.[6]陈涛.无线传感器网络在环境监测中的应用[J].绿色环保建材,2021(02):43-44.[7]叶宁.论无线传感器网络的特点及应用[J].科技资讯,2020,18(34):53-54+57.[8]王泽华.无线传感器网络发展应用[J].电脑知识与技术,2020,16(14):252-253.[9]王霁龙,刘岩,景媛媛,许庆丽,钱祥宇,张义红,张坤.纤维基可穿戴电子设备的研究进展[J].纺织学报,2020,41(12):157-165.[10]ChangJ,MengH,LiC,etal.AWearableToxicGas-MonitoringDeviceBasedonTriboelectricNanogeneratorforSelf-PoweredAnilineEarlyWarning[J].AdvancedMaterialsTechnologies,2020.[11]WangJie,QianShuo,YuJunbin,ZhangQiang,YuanZhongyun,SangShengbo,ZhouXiaohong,SunLining.FlexibleandWearablePDMS-BasedTriboelectricNanogeneratorforSelf-PoweredTactileSensing[J].NanoMaterials(Basel,Switzerland),2019,9(9).[12]MarieChan,DanielEstève,Jean-YvesFourniols,ChristopheEscriba,EricCampo.Smartwearablesystems:Currentstatusandfuturechallenges[J].ArtificialIntelligenceinMedicine,2012,56(3).[13]刘津池,于淼,王侠.摩擦纳米发电机在织物基智能可穿戴中的应用[J].现代纺织技术,2020,28(04):53-63.[14]MarieChan,DanielEst`eve,ChristopheEscriba,EricCampo.AReviewofSmartHomes—PresentStateandFutureChallenges[J].ComputerMethodsandProgramsInBiomedicine,2008,91(1):55-81.[15]TakaoMoriandShashankPriya,GuestEditors.MaterialsforEnergyHarvesting:atTheForefrontofaNewWave[J].MRSBulletin,2018,43(3):176-180. [16]Hybr