近年來海洋生態(tài)環(huán)境傳感器逐步向小型化、智能化的方向發(fā)展，這對整個傳感系統(tǒng)的能源補給、材料、通訊等方面提出了巨大挑戰(zhàn)。國內(nèi)外開展了面向海洋生態(tài)環(huán)境傳感器的新能源技術研究，如太陽能、風能、溫差能和波浪能。相比于太陽能、風能和溫差能，波浪蘊藏著巨大能量，并且具有更大的時間和空間適用范圍。但由于波浪的運動是多向往復性運動，其運動隨機性的特征導致捕獲的能流不穩(wěn)定，難以設計合適的波浪能發(fā)電裝置的各級能量轉(zhuǎn)換裝置。新型、簡易、可持續(xù)的海浪能量收集系統(tǒng)的研制和開發(fā)逐漸成為了科技界關注的焦點。

近日，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所朱光研究團隊提出了基于固/液界面摩擦起電和二維陣列電極發(fā)電集成的柔性隨機波浪摩擦納米發(fā)電機，高效率地收集轉(zhuǎn)換波浪能并用于驅(qū)動無線傳感電路定時發(fā)射無線信號。該工作利用二維陣列電極整流芯片集成結構設計將二維多方向運動的隨機波浪機械能收集轉(zhuǎn)換為電能輸出，在多種隨機波浪情況下均能高效率地收集和轉(zhuǎn)換波浪機械能。

其結構優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：同種隨機波浪條件下，柔性摩擦納米發(fā)電機發(fā)電輸出隨著二維陣列電極的陣列數(shù)的增加而增加；具有較高陣列數(shù)的摩擦納米發(fā)電機在多種隨機波浪條件下均可獲得較高發(fā)電輸出。實驗室條件下，有效面積為10cm*7cm 的柔性二維陣列集成摩擦納米發(fā)電機發(fā)電輸出驅(qū)動無線信號發(fā)射電路板發(fā)射無線信號，可實現(xiàn)53秒定時發(fā)射一次無線信號，基本滿足海洋監(jiān)測的大范圍、近實時、全天候的監(jiān)測能源需求。該研究提出的柔性摩擦納米發(fā)電機收集波浪能驅(qū)動海洋無線傳感信號發(fā)射，具有質(zhì)量輕、成本低、環(huán)保節(jié)能和便于維護等優(yōu)點，為實現(xiàn)遠洋長時間無人監(jiān)護的網(wǎng)絡節(jié)點的供電問題和海洋遠程自供能無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了新的供能方案，具有重要的研究和實踐應用價值。