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信息科学技术学院胡又凡研究员课题组在微弱能

  为了满足便携式、无线电子器件的能源需求,环境中的能量转化越来越重要。目前存在的大型工业设备技术已能够转化环境中的风能、潮汐能等。然而,对于环境中小幅度、低频率能量的收集进展缓慢,同时收集微弱能量的技术对灵敏度和效率有更高的要求。因此,亟需更有效的技术来转化这种有限的能量。

  近日,北京大学信息科学技术学院、纳米器件物理与化学教育部重点实验室胡又凡研究员课题组通过优化结构设计,构建了一种多层结构摩擦纳米发电机,结合低损耗的能量管理设备能够有效地收集环境中的微弱能量,为解决上述问题提供了契机。

  课题组采用铜覆盖的氟化乙丙烯薄膜在单方向上交错堆叠的方式,因其独特的结构设计,每个相邻薄膜之间会发生摩擦起电和静电感应,使得产生的转移电荷提高至少50%;通过减轻重量和采用弹簧悬浮结构,大大提高器件灵敏度;在研究系统中的机械运动,浸油电机降低摩擦发电机的转动惯量,可实现更高效的能量采集;结合基于结型场效应晶体管(JFET)的线性稳压调节电路,降低电路损耗,加快稳压的响应时间,从而实现高效的能量管理。综上考虑,这项工作所实现的高灵敏度、浸油电机高能量采集效率,以及低损耗的能量管理,将会对在未来复杂应用环境中建立一个更强大、更可持续的自驱动系统有非常重要的意义。

  该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和“海外青年高层次人才引进计划”(“青年千人计划”)的资助;主要合作者包括北京大学信息学院彭练矛教授、工学院韦小丁研究员,北京邮电大学符秀丽教授和京东方科技集团有限公司技术管理中心。

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