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                上海交大楊卓〗青研究員與中科院王中林院士合作將摩擦納米發電理論延伸到有磁性材料中

                • 分類:會員風采
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2021-03-30 16:09
                • 訪問量:

                【概要描述】

                上海交大楊卓青研究員與中科院王中林院士合作將摩擦納米發電理論延伸到有磁性材料中

                【概要描述】

                • 分類:會員風采
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2021-03-30 16:09
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                詳情

                  近日,上⊙海交通大學電院楊卓青研究員與中【科院王中林院士在國際著ㄨ名期刊Advanced Energy Materials(影響因子:25.245)在線發表了題為“Contribution of ferromagnetic medium to the output of triboelectric nanogenerators derived from Maxwell’s equations”的研究論文√∑。

                  基於麥克斯韋方程組對摩擦納米發電機(TENG)輸出進∏行推導

                  實驗上證實了磁化效應對TENG輸出的貢※獻

                  完善了摩擦〇電基礎理論研究,使其與現有的極化效應構成更為統一的理論體系㊣ 

                  摩擦起電是生活中最常見的物理現象,自2012年由王中林☆院士發明摩擦納米發電機以來,摩擦發電已逐漸成為環境能源收集的主流技術●之一。此外,隨著物聯網的蓬勃發展,其需要分布廣泛的各類傳感器,以用於健康監↓控,醫療保健和環境保護等。目前,傳統的供〗能技術仍是采用電池,但是壽命有限,高的維護成本和環境〓問題等使其不適合作為基於物聯網技術的供能策略。因此,迫切需要開發基於發電機的自供ω 電系統以滿足能源收集和器件傳♀感的需求。摩擦納米發電機耦合了接觸帶電和靜電感應,由於其優異的輸出特性】,可有效收集低頻、雜亂無章的◥散落能量,而且效率高和成本低,目前已在多個領域得以廣泛◎應用,如微納能源、自驅動傳感和藍色能源等。

                圖1 摩擦納米發電機的工作原理示意圖

                圖2 納米發電機作為微/納能源、用於藍色∮能源和自供能傳感器的主要應用領域

                  該研究基於對麥克斯韋方程▓組的理論推導,預測了空間變化的磁場對摩擦納米發電機位移電流的影響,並重新ㄨ定義和解釋了摩擦納米發電機的輸出特性。研究表明,除了〓極化效應,磁化效應也可以對摩擦納米發電機的輸出產生Ψ 重要影響,這是從摩擦納米發電機誕生以來,首次發現磁效應對其輸出特性的貢獻。研究還在實驗上研制了基於鐵磁介質的◣單電極TENG,表明基於▅鐵磁電極TENG的電學輸出要明顯高於基於非鐵磁電極TENG。研究還⊙發現TENG的輸出行為與外部磁場環境密切相關,從而進一步驗證了所提出的TENG相關理論分析。

                圖3 摩擦納米發電機的科學起源及其基礎理論∞在磁性材料中的延伸

                  該研究工作是對現有摩擦納米發電機基礎理論研究必不可少←的補充,將有助於構建一個完整而統一的理論體系,並將ζ 為摩擦電器件的理論機理提供深刻的理解和有意義的指導。

                圖4 基於麥【克斯韋方程組的鐵磁介質增強TENG輸出特性的機理分析

                  上海交通大≡學為上述工作第一完成單位,電子信息與電氣∏工程學院博士研究生李亞輝為該論文的第一作者。上海交通大學楊卓青○研究員、中科院北京納米能源與系統研究所王中林院士、張弛研究員為該論文共同通訊作者。

                 

                  論文鏈接:

                  作者:微納電子學系

                  供稿單位:電子信息與電氣工程學院

                 

                楊卓青--個人簡介

                  楊卓青,研究員,博士生導師,上海交通大學“微米/納米加工技術國家級重點實驗室”研究骨幹,上海市“浦♀江人才計劃”獲得者,IEEE Senior Member,快三平台下载地址高級會員,中國儀器儀表學會微納器件及系統技術分會理事,兼任中科院深圳先進技術研究院客座研究員、上海工程技術大學碩◥士生導師,曾在日本國立產業技術綜合研究所(AIST)從事JSPS博▆士後工作。2016年獲上海市“技術發☆明一等獎”,2019年獲工信部國防科技進步三等獎。目前研究方向主要為∮金屬基MEMS技術和超細柔性器件等。

                 

                 

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