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纤维素基摩擦纳米发电机研究进展

2021-04-22王斌斌李海龙张正健

天津造纸 2021年4期

王斌斌,李海龙,魏 雨,高 萌,张正健

(天津科技大学轻工科学与工程学院,天津 300457)

由于环境污染的不断增加和全球能源的不断消耗,可再生、可持续和环保的能源得到了广泛关注,随着对电力需求的迅速增加,各种可再生能源,如风能、太阳能、热能和机械能,已被用来发电和减少使用传统能源造成的环境污染。在这些可再生能源中,机械能是一种在日常生活中很容易获得的丰富资源。2012年,王中林课题组创新性地制备出了一种基于摩擦起电和静电感应耦合[1]的柔性透明摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)[1],该器件由两种不同的电极性聚合物和金属电极组成,在接触和分离的过程中导致聚合物膜表面接触起电,由于静电感应在背电极上产生异电荷,此时在外电路产生电荷的定向移动,从而产生电流,实现电能的稳定输出。这是一种基于新原理和新方法的新型发电机,在能量收集方面开辟了新的研究领域[2]。至今,基于摩擦电、压电和静电感应的纳米发电机均已被提出,可以用于构建自供电系统,将各种机械能转换为电能,包括人体运动[3]、风能[4]、雨滴动能[5]和蓝色能源[6]等。TENG的摩擦纳米发电材料通常具有电极性,最常用的正极材料是金属,然而金属材料在恶劣环境中容易被氧化或腐蚀[7],这将影响到TENG的稳定性。大多数材料都是不可生物降解的,所以在使用结束后可能造成资源浪费或者环境污染。在这个背景下,开发绿色的摩擦纳米发电材料逐渐引起了人们的注意。……

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