新型摩擦电纳米发电机：可利用人体运动实现无线供电！导读近日

（图片来源：美国化学会）

（图片来源：参考资料【2】）

创新

近日，美国克莱姆森大学纳米材料研究所（

CNI

）的研究人员离使用

摩擦电

（

一种绿色能源

）为世界

无线供电

的目标又更近了一步。

（图片来源：Ramakrishna Podila /

克莱姆森大学纳米材料研究所

）

在2017年3月，CNI 物理学家小组发明了超简单的摩擦电纳米发电机，简称“

U-TENG

”，是一种由塑料和胶带简单制成的小型装置。它可以通过人体运动和振动产生电力。当这两种材料结合到一起时，你只需拍拍手或者跺跺脚，就可以产生出被接有电线的外部电路检测到的电压。

电能

通过电路，存储在电容或者电池中，在需要时再使用。

9个月之后，在一篇发表于《先进能源材料》（

Advanced Energy Materials

）的论文中，研究人员展示了一种TENG的无线版本，也称为“

W-TENG

”，从而极大地拓展了

摩擦电纳米发电机

技术的应用范围。

研究团队再一次由Mallineni 领导，正在通过克莱姆森大学研究基金会为W-TENG申请专利。克莱姆森大学纳米材料研究所主任 Apparao Rao 教授，也正在与工业伙伴洽谈，开始将W-TENG 集成到能源应用中。

技术

为了获取石墨烯，研究人员将它的母体成分：石墨，暴露于高频声波中。然后，这种声波就像一把刀，

将石墨一层一层地切成单层石墨烯，

如同一幅扑克牌一样。这种工艺称为“

声处理

”（

sonication

），CNI 正是采用这种方法扩大石墨烯产量，以满足

W-TENG 和其他纳米材料的研发需求。

（图片来源：

克莱姆森大学

）

在将石墨烯-

聚乳酸

纤维结合到一起之后，研究人员利用了增材制造，也被称为“3D打印”，将纤维放进3D打印机，然后生产出

W-TENG

。

（图片来源：参考资料【3】）

然而，在工业生产之前，Podila 表示还需要进行更多的研究，用环境友好的电负性材料取代特氟龙。对于重新设计来说，有一个候选材料就是MXene，它是一种二维无机化合物，具有过渡金属元素的导电性和酒精的亲水特性。

CNI 的另外一位研究生 Yongchang Dong 领导了对于MXene-TENG 的研究，研究成果于2017年11月发表于《纳米能源》（Nano Energy）杂志。CNI 的Herbert Behlow 和 Sriparna Bhattacharya 也对这些研究作出了贡献。

Podila

说：“一些发展中国家需要大量的能源，尽管我们在这样的环境中，无法访问电池或者电源。在这些区域中，

W-TENG

是一种更加清洁的能源产生方式。”

未来

W-TENG 会对可替代、可再生的能源领域产生影响吗？Rao 表示这将取决于经济。Rao 表示：“作为科学家，我们目前只能做这么多，W-TENG 是否成功还要看经济状况。”

参考资料

【1】http://newsstand.clemson.edu/mediarelations/clemson-researchers-blaze-new-ground-in-wireless-energy-generation-for-future-electronic-gadgets/

【2】

Kyung-Eun Byun, Min-Hyun Lee, Yeonchoo Cho, Seung-Geol Nam, Hyeon-Jin Shin, Seongjun Park,

"Potential role of motion for enhancing maximum output energy of triboelectric nanogenerator," APL Materials May, 10, 2017 (DOI: 10.1063/1.4979955)

【3】

Sai Sunil Kumar Mallineni, Yongchang Dong, Herbert Behlow, Apparao M. Rao, Ramakrishna Podila. A Wireless Triboelectric Nanogenerator. Advanced Energy Materials, 2017; 1702736 DOI: 10.1002/aenm.201702736