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信息科学技术学院新能源技术研究院唐群委团队在摩擦纳米发电机领域取得系列进展

发布单位:人员机构 [2020-05-06 00:00:00] 打印此信息

摩擦电纳米发电机(TENG)因其结构多样、成本低、材料选择范围广、能量转换效率高等优点,在低频机械能采集、自供电传感器等方面具有广泛的应用价值。近期,信息科学技术学院新能源技术研究院唐群委团队在提高钙钛矿摩擦纳米发电机表面电荷密度、人体动能和雨能采集领域取得系列重要进展。

肖特基结增强电荷密度

通过在无机CsPbBr3钙钛矿摩擦层中形成金属/钙钛矿肖特基结,获得了4.13 μAcm-2和240 V的短路电流密度和开路电压,瞬时负载输出功率达到3.31 W m-2。该TENG在空气环境中连续运行1050次性能基本保持不变,为半导体材料在TENG中的应用以及深入了解摩擦电荷的动力学行为提供了新的思路。相关成果以题为“Interfacial Electric FieldEnhanced Charge Density for Robust Triboelectric Nanogenerators by TailoringMetal/Perovskite Schottky Junction”发表在能源领域顶级刊物Nano Energy(影响因子:15.548)上,论文第一作者为王猛博士后,段加龙副研究员和唐群委教授为共同通讯作者。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520303049

菱形钙钛矿阵列调控摩擦电荷产生与储存机制

通过制备复合Co(OH)(CO3)0.5/Pt/CsPbIBr2菱形阵列结构作为摩擦纳米发电机的摩擦层,显著抑制钙钛矿表面摩擦电荷与电极表面感生电荷的复合,增加钙钛矿表面摩擦电荷密度并提高摩擦电荷空间储存深度和电荷储存量。TENG的电流密度、开路电压以及电荷密度相比于本征钙钛矿基TENG提升了4.5倍。相关成果以题为“Charge Boosting and Storage by Tailoring Rhombus All-inorganic Perovskite Nanoarrays for Robust Triboelectric Nanogenerators”发表在最新一期的Nano Energy杂志(影响因子:15.548)上,论文第一作者为杜健博士后,段加龙副研究员、杨希娅副研究员和唐群委教授为共同通讯作者。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552030402X

人体动能采集

通过制备具有纳米褶皱结构的柔性可编织TENG,获得了832.05 mW/m2的瞬时最大功率密度,同时,柔性TENG在可穿戴器件应用中具有出色的结构保持能力和抗疲劳性。通过膝盖弯曲、手臂摆动和肘部弯曲运动测试,FW-TENG成功实现了自供电输出,可以持续驱动70个LED灯,显示出其作为可穿戴电子设备用于机械能采集、压力传感和人体动能采集等方面的巨大应用潜力。相关成果以 “Nanowrinkle-Patterned Flexible Woven Triboelectric Nanogenerator toward Self-Powered Wearable Electronics”为题发表在能源领域顶级刊物Nano Energy(影响因子:15.548)上,论文第一作者为刘利强硕士生,杨希娅副教授、山东科技大学杨前明教授和唐群委教授为共同通讯作者。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520303542

雨能采集

通过研制双电极独立式摩擦纳米发电机(BF-TENG)实现对雨能的高效捕获,最大功率密度输出高达1.838 W/m2,每滴雨滴可同时点亮30个LED灯。相关成果以 “Cumulative charging behavior of water droplets driven freestanding triboelectric nanogenerator toward hydrodynamic energy harvesting”为题发表在材料和化学领域重要刊物Journal of Materials Chemistry A(影响因子:10.733)上,论文第一作者为赵磊磊硕士生,通讯作者为杨希娅副教授、山东科技大学王建伟副教授和唐群委教授。

文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta01698e#!divAbstract

上述工作得到国家自然科学基金(61774139, U1802257)、青岛海洋科学与技术国家实验室主任基金(QNLM201702)、中国博士后基金(2019M650231, 2019M663379)、广东省自然科学基金(2019B151502061, 2020A1515011123)和中央高校基本科研业务费(21618409, 21619311)等项目的资助。

(信息科学技术学院新能源技术研究院)

责编:闫芳


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