为了满足便携式, 微小型无线电子器件的能源需求, 从环境中获得能量转化为电能变得越来越重要. 近年来, 高效, 结构简单的摩擦纳米发电机 (TENG) 的出现, 为解决上述问题提供了契机. 摩擦纳米发电机是基于摩擦-电效应将机械能量转换为电能的能量采集转换装置, 已被广泛研究应用于采集人体运动中产生的能量, 以及风能, 水能, 振动能等环境能量. 此外, TENG被广泛研究用于触觉感测, 压力, 应变, 惯性, 生物医学和化学感应等应用中的自供电传感器. 随着全球对纳米发电机领域的兴趣和研究的增加, 纳米发电机 (TENG) 的规模化制造技术研究日趋紧迫, 这对现实生活中实现纳米发电机的广泛应用十分重要.
近日, 中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网事业部副研究员周晓峰和博士研究生刘超然, 与香港城市大学副教授王钻开, 浙江大学教授车录锋和华东师范大学教授陈少强合作, 以具有优良生物兼容性的蚕丝蛋白和高度透明的柔性ITO/PET材料作为摩擦材料, 通过简单的气压式喷涂工艺, 实现了TENG的批量化制造. 所研制TENG的最大输出电压达到213.9 V, 其瞬时功率密度达到68.0 mW/m2. 通过采集人体简单动作的机械能, 转换为电能后可实现点亮白光LED阵列, 并且纳米发电机展现出了良好的的透光性. 这种纳米发电机在柔性电子, 生物兼容医疗, 透明能量采集转换领域展现了极大的应用前景. 研究表明, 这种简单的喷涂工艺可以实现高效率, 大规模, 高产量和低成本的TENGs制造, 为纳米发电机研究的实用化, 商业化进程提供了新的技术思路.
该研究成果以Toward large-scale fabrication of triboelectric nanogenerator (TENG) with silk-fibroin patches film via spray-coating process为题发表在Nano Energy上.
研究工作得到了微系统技术重点实验室创新基金的支持.
