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            鄭海務教授課題組在Nano Energy上發表重要研究成果

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            TENG結構圖及不同頻率下的開路電壓

            TENG作為自驅動麥克風的性能表征

            近日,我校物理與電子學院、光伏材料省重點實驗室鄭海務教授課題組,在收集聲音能量的摩擦納米發電機的研究方面取得重要進展,研究成果在國際頂級期刊Nano Energy[56(2019)241]上發表(影響因子13.12)。

            聲能作為一種無處不在的可再生能源,廣泛分佈在世界各個角落,如:工廠運行的機器、建築工地以及公共交通,每天都在產生各種各樣的聲音能量。然而聲能捕獲不像其他類型的能量采集那樣普遍,主要原因是其功率密度相對較低,缺乏有效的收集技術。近年來,摩擦納米發電機作為一種將機械能轉換為電能的新技術,在收集聲音能量方面展現出瞭廣闊的應用前景。

            研究人員將摩擦納米發電機(TENG) 與聚合物管集成起來,用於從環境中獲取聲能,其工作頻率穩定在20 Hz-1000 Hz之間。TENG是由電紡聚偏氟乙烯(PVDF)納米纖維和導電織物組成,獨特的結構設計,有利於聲能的捕捉和電輸出的增強。在170 Hz和115 dB的聲波下,TENG開路電壓和短路電流分別可以達到400 V和175 µA,瞬時最大輸出功率密度為7 W/m2。另外,該系統不僅可用於音頻分析和噪聲檢測,還可作為一種自驅動的麥克風。該成果設計的TENG不僅可以分辨出音叉的頻率,還可以記錄人說話的聲音,並分辨出人的語音信號的頻率范圍。此外該成果還演示瞭用TENG記錄中國傳統名曲《茉莉花》,並通過電腦將記錄的音樂播放出來。該成果不僅為制造高性能聲音驅動的摩擦納米發電機提供瞭一種簡單、經濟有效的方法,而且使自供電傳感應用成為可能,在人工智能、物聯網、環境降噪等方面具有潛在的應用前景。

            鄭海務教授、嶽根田副教授和香港中文大學訾雲龍教授是論文的共同通訊作者,河南大學是論文第一署名單位。研究工作受到國傢自然科學基金面上項目、河南省高校科技創新研究團隊等項目的資助。

            論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.11.041