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2020-07-09
灌了水的气球，有很好的弹性和可拉伸特性，构成气球的PVC材料则具有优良摩擦电特性——在科研人员眼中，注水的气球成了制作发电机的好材料。
近日，浙江大学海洋学院海洋电子与智能系统研究所纳米能源研究团队，利用气球制成了可用于收集波浪能的多倍频高性能摩擦纳米发电机。研究成果已发表于国际著名期刊《先进能源材料》。
据了解，由浙江大学徐志伟教授领衔的研究团队制备的这一多倍频高性能摩擦纳米发电机，由一个方形盒和一个水气球两部分构成：方形盒内壁上覆盖一层导电铜箔，导电铜箔表面粘一层尼龙薄膜，将导线放入注有氯化钠水溶液的气球，再将制作好的水气球放到方形盒中，这台发电机即可投入使用。
“根据摩擦起电原理，当气球和尼龙薄膜相互碰撞摩擦时，两种薄膜的表面会带上等量的异种电荷。当两种薄膜做接触—分离运动时，气球中的氯化钠溶液和导电铜箔就会感应出等量异种电荷，这时连接两个电极的电路中就会产生交变电流。”项目执行人夏克泉解释说。
据介绍，由于水气球具有一定的弹性和可拉伸性，因此即便受到低频率的外力作用，也会和尼龙薄膜不断碰撞摩擦，并在表面不断积累电荷直到达到饱和，进而产生多倍频的输出电流。根据实验测试，在1.5赫兹的工作频率下，这款发电机短路电流的瞬时峰值可以达到147微安，开路电压的瞬时峰值可以达到1221伏。
值得一提的是，这一多倍频高性能摩擦纳米发电机可收集任意方向的机械能，在海洋能收集方面具有广阔前景。相同条件下，它在一个工作周期内的总转移电荷是传统摩擦纳米发电机的28倍。（洪恒飞 柯溢能 记者江耘）
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