Triboelektrische Nanogeneratoren (TENGs) können mechanische Energie durch Kontaktinitiierung und elektrostatische Induktion sammeln. TENGs haben ein breites Anwendungsspektrum in energieautarken Sensoren und der mechanischen Energiegewinnung.
Der Kontakttrennmodus ist eine der grundlegendsten und gebräuchlichsten Arbeitsweisen. Frühere Studien haben sich bemüht, das Ausgangssignal von Kontakttrennungs-TENGs zu verbessern.
Kürzlich haben Forscher des Instituts für Mechanik und des Pekinger Instituts für Nanoenergie und Nanosysteme der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine neue Strategie vorgeschlagen, die darauf abzielt, die Ladungsübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, was neue Wege zur Verbesserung des Ausgangssignals eröffnet. Sie entwickelten ein hebelinspiriertes Kontakttrenn-TENG (Li-TENG).
Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Nano-Energie.
Durch Variieren des Hebelverhältnisses zum Ändern der Kontakttrenngeschwindigkeit kann die Signalausgabe signifikant erhöht werden, ohne die Ladungsübertragungsmenge zu ändern.
Um der einzigartigen Drehbewegung des Hebels Rechnung zu tragen, konstruierten die Forscher die obere Reibschicht in der gekrümmten Form und untersuchten die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der gekrümmten Reibschicht unter verschiedenen Druckbelastungen.
Sie fanden heraus, dass bei Erhöhung der Vergrößerung von 22 auf 50 die Spannung von Li-TENG von 91 auf 232 V und die maximale Leistung von 83 auf 1031 μW anstieg.
Als energieautarker Pulssensor misst der Li-TENG ohne Behandlung der Oberflächenmikrostruktur ein Pulssignal von bis zu 12,3 V.
Diese Arbeit demonstriert eine neue Strategie, die das Potenzial hat, das Signal von TENG-basierten Sensoren mit eigener Stromversorgung und Energiegewinnungsgeräten mit Kontakttrennung zu verbessern.
Maoyi Zhang et al, Lever-inspirierter triboelektrischer Nanogenerator mit ultrahoher Leistung zur Pulsüberwachung, Nano-Energie (2022). DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107159