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科学家用商店买来的双面胶带制作简单廉价的摩擦电能采集发电机

2022-11-22 16:48:12 来源:cnBeta


(资料图片仅供参考)

由于能够将摩擦力转化为少量的电力,摩擦电能采集发电机(triboelectric)有朝一日可能会被用于将运动转化为电力的衣服,用于无电池的大脑植入物,以及其他一系列的情况。科学家们正在研究这些微型发电机的廉价和简易版本,他们找到了一种设计,材料非常简单:商店里买来的双面胶。当涉及到发电时,它可甚至以与更复杂的版本相媲美。

多年来,我们已经看到了许多版本的摩擦电能采集发电机,它们的工作原理是某些材料在相互摩擦时会带电,例如气球和头发。根据这项新研究的作者,迄今为止的设计都涉及到一系列昂贵部件,而且在功率方面的输出也很有限。

在阿拉巴马大学的Gang Wang的领导下,科学家们现在已经在一个不太复杂的版本上取得了进展。研究人员的摩擦电能采集发电机建立在早期研究的基础上,这些研究表明这些系统可以由胶带、塑料和金属制成,但是他们将这些部件拼接在一起,使其性能达到了更复杂和昂贵的装置能够达到的同等水平。

该设计包括从商店购买的双面胶带和塑料薄膜,它们被夹在铝的薄板之间。将这两层材料暂时压在一起然后将其断开,就会形成火花,而施加的压力大小直接影响到产生的电量。

新开发的摩擦电能采集发电机的图解 ACS Omega (2022). DOI: 10.1021/acsomega.2c05457

该发电机的其中一个版本具有两个电极,用于产生每平方米(10.7平方英尺)169.6瓦的功率密度,这比以前的设计高出47%。在一轮实验中,该团队使用该发电机,通过简单的按压就可以点亮了400个LED阵列。

为LED或其他小型电子产品供电是摩擦电能采集发电机的一个可能的使用案例,但还有很多。其中包括从人流中获取能量的木地板,为自己供电的助听器,使用时自行产生电力的触摸屏,以及由摇摆的树枝提供动力的森林传感器。在借助商店购买的物品制作这些发电机之一时,科学家们给出了一个更简单、低成本的方法。

该研究发表在ACS Omega杂志上:

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsomega.2c05457

关键词: 2019未来科学大奖

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