标题:非接触型摩擦纳米发电机:助力可持续能源发展 随着科技发展,对可持续能源的需求日益增加。然而,传统摩擦纳米发电机(TENG)在运行过程中会受到频繁、直接、长期的机械冲击,导致设备耐久性受影响。为解决这一问题,研究人员发展了一种基于静电感应原理的非接触式摩擦纳米发电机(NC-TENGs)。 NC-TENGs的摩擦层完全避免直接接触,仅依靠相对运动来发电,从而增强设备的稳定性、延长使用寿命并扩大操作场景。在自供电设备、电子皮肤、人机交互等领域中,NC-TENGs展现出巨大的潜力。 图1:NC-TENGs最新研究进展概述 与接触模式的TENG不同,NC-TENGs在没有摩擦效应时仅依靠静电感应来获取不规则的环境机械能。这使得两种摩擦材料可以在不直接接触的情况下产生电荷。作者详细论述了NC-TENGs依靠静电感应获取电能的原理,并提出了NC-TENGs的电子云模型,展示了摩擦层间相对位移将机械能转化为电能的过程。 图2:NC-TENGs和TENG的工作原理和电子云分布对比图 NC-TENGs终端设备有效避免与摩擦层频繁的机械相互作用所带来的负面影响,具有更多样化的结构设计,能够优化电输出,提高设备的多场景功能利用率。作者总结了接近-分离结构、转盘结构、弹簧辅助结构和磁辅助结构,并详细描述了每种结构的优缺点。 提高电荷保留性能和优化其电学性能的策略包括调节介电常数、添加电荷捕获中间层和添加磁捕获中间层。这些策略都可以有效地降低器件运行过程中产生的静电放电现象,增加NC-TENGs的电输出
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