近日，暨南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院唐群委教授課題組在ACS Nano （IF=14.588）上發(fā)表題為“Nodding Duck Structure Multi-track Directional Freestanding Triboelectric Nanogenerator toward Low-Frequency Ocean Wave Energy Harvesting”的研究論文，暨南大學(xué)為第一通訊單位，劉利強博士為第一作者，暨南大學(xué)楊希婭副教授和唐群委教授為共同通訊作者。

發(fā)展海洋能量轉(zhuǎn)換技術(shù)是優(yōu)化海洋能源結(jié)構(gòu)、拓寬“藍色經(jīng)濟”領(lǐng)域的戰(zhàn)略要求，摩擦納米發(fā)電機（TENG）以其獨特的優(yōu)勢為高效捕獲波浪能提供了一種潛在的方法。近年來，TENG的結(jié)構(gòu)設(shè)計逐漸從液-固接觸式轉(zhuǎn)變?yōu)榛讵毩踊瑒幽Ｊ降那蛐谓Y(jié)構(gòu)，因為球形結(jié)構(gòu)易于漂浮在海面上，能夠捕獲多向波。

然而，球形結(jié)構(gòu)的TENG將不可避免地遇到與波浪同時運動而不受約束的情況，這將嚴重影響波浪能轉(zhuǎn)換效率。因此，TENG內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題不僅要充分利用內(nèi)部空間進行波浪能采集，而且要最大限度地提高波浪能向TENG動能的轉(zhuǎn)化效率。

該項目報道了一種用于低頻波浪能采集的多軌道獨立層式摩擦納米發(fā)電機（NDM-FTENG），系統(tǒng)研究和優(yōu)化了軌道數(shù)、連接方式、振蕩頻率和振蕩幅度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對NDM-FTENG電學(xué)輸出性能的影響。在波浪振蕩頻率為0.21 Hz和擺幅為120°的條件下，單個NDM-FTENG測得最大開路電壓為507 V，可獲得4 W/m3的最大瞬時功率密度，同時點亮320個LED燈。

NDM-FTENG使用約兩個月后電學(xué)輸出性能基本沒有衰減，具有良好的穩(wěn)定性和耐用性。NDM-FTENG被證明是在真實的波浪環(huán)境中驅(qū)動小型電子器件的有效裝置，并且通過將更多的NDM-FTENG裝置并聯(lián)在一起，形成一個面向大規(guī)模藍色能源收集的網(wǎng)絡(luò)，擁有進一步增大波浪能發(fā)電功率的巨大潛力。

據(jù)悉，項目得到了國家自然科學(xué)基金，廣東省自然科學(xué)基金，廣東省基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金，中央高?；究蒲许椖亢椭袊┦亢罂茖W(xué)基金的資助。近年來，唐群委和楊希婭等教師組成的科研團隊，圍繞高性能駐極體制備、混合效應(yīng)能量采集、摩擦電荷密度提升等關(guān)鍵問題，致力于人體動能、波浪能等低頻機械能轉(zhuǎn)換材料與器件的研發(fā)，獲得了一系列創(chuàng)新性研究成果。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c00345

編輯：jq