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新聞網訊 針對現有直流摩擦電納米發電機存在的問題，我校龍云澤教授團隊設計了一種基于電荷泵和空氣電離的新型滾動模式的直流摩擦電納米發電機。該工作最近以題為High-voltage direct current triboelectric nanogenerator based on charge pump and air ionization used directly for electrospinning發表在國際知名期刊Nano Energy上（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107599）。論文第一作者是我院碩士研究生孫德俊和博士研究生宋威志，論文通訊作者是我院青年教師張俊和龍云澤教授。

據悉，基于電荷泵和空氣電離的新型滾動模式的直流摩擦電納米發電機由三種具有不同電負性的摩擦電材料和金屬電極組成。摩擦層為亞克力輥、聚四氟乙烯輥和橡膠帶，電極為尖銳的金屬。整個系統使用接觸帶電來產生和積累靜電荷。在旋轉過程中，皮帶不斷地將電子從亞克力輥轉移到聚四氟乙烯輥，使兩個輥子積累正電荷和負電荷。滾筒與電極之間的高壓電離空氣并將高壓傳輸到電極，使電子在外電路中始終單向流動，實現直流輸出。這種工作方式利用滾動摩擦產生電荷，大大降低了摩擦損失，延長了設備的使用壽命。基于滾動模式的新型直流摩擦納米發電機無需整流器即可成功獲得高壓直流輸出（電壓可高達8 kV，短路電流5 μA），并成功用作靜電紡絲的高壓電源制備了聚偏二氟乙烯、聚乳酸、聚丙烯腈和尼龍6等納米纖維膜。直流摩擦電納米發電機驅動的靜電紡絲系統可與商業化靜電紡絲裝置相媲美。這給靜電紡絲技術帶來了新的方向和突破，特別是在沒有市電供應的野外。此外，通過調節直流摩擦納米發電機的速度可調控電源的輸出功率從而向普通電子設備供電。例如，該發電機可直接點亮4000個發光二極管、給330 μF的電容器充電、讓濕度計正常工作。該納米發電機可作為穩定的高壓電源，為物聯網時代分散型微型電子設備和傳感器供電。