新能源汽車

人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機

人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機從人類運動如步行、跑步和坐下當中獲取生物力學能量，集成自供電系統(tǒng)。該發(fā)電機的工作機理是利用有源層和接觸材料之間摩擦所產生的電荷及相應的電荷轉移，從不同物體之間的摩擦中獲得電能。當將該人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機應用到車輪上時，該發(fā)電機依靠集成在車輪上的分段電極發(fā)電，從路面和車輪之間的電位差變化獲得能量，即當車輪表面與路面接觸時會因摩擦電效應產生電荷，從而大幅提高車輛的燃油效率。智能座椅利用該發(fā)電機產生電量，可實現結構輕量、靈活、性價比高且穩(wěn)定的目標。利用實例演示該發(fā)電機的性能，如將其應用到玩具車上，該玩具車上有60個藍色和60個綠色的商用發(fā)光二極管LED和單色LCD燈及STOP指示器。當玩具車在地上行進的時候，LED燈都能被點亮，而當車輛停止的時候，STOP指示器就會變亮。該試驗結果表明，摩擦引起電子運動所產生的電能足以驅動發(fā)光二極管。這表明，人機交互式摩擦起電納米發(fā)電機能夠在車輛行駛期間利用人體運動收集能量，并將獲得的能量轉換成電能，為車輛的各種無線裝置、GPS系統(tǒng)、電子裝置和其它傳感器提供電能，從而提高車輛的能量利用率。進一步的研究表明，該發(fā)電機的轉換效率與汽車的質量和速度有密切關系。根據車輛及其行駛狀態(tài)的不同，發(fā)電量會有相應的變化，但總體上估計，該種發(fā)電機能將車輛的燃油效率提高至少10%。該發(fā)電機制造簡單、成本低且穩(wěn)定性好，是一種具有前景的自供電電子技術，同時材料環(huán)保，屬于生物可降解材料。

刊名：ACS Applied Materials & Interfaces（英）

刊期：2016年第10期

作者：Arunkumar Chandrasekhar et al

編譯：朱會