什么是摩擦電納米發(fā)電機?

研究人員展示了一種系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以將納米壓力發(fā)生器打印在紙上，然后通過藍牙與之交互，從而自己產(chǎn)生能量。摩擦電效應(yīng)是什么？研究演示的功能是什么？如何實際應(yīng)用？

摩擦電效應(yīng)是什么？

“摩擦電效應(yīng)“這聽起來可能很復(fù)雜且與眾不同，實際上，這幾乎是每天在電力中都能看到的最根本的影響之一；靜電。摩擦電效應(yīng)是異種材料摩擦在一起時帶電的名稱。例如，如果橡膠氣球擦在頭發(fā)或衣服上，則會積聚靜電。

什么是摩擦電納米發(fā)電機？

摩擦電納米發(fā)電機（TENGs）是納米級能量收集器，當(dāng)兩種不同的納米材料相互摩擦?xí)r，它們可以發(fā)電。摩擦作用是由機械能提供的，因此摩擦電納米發(fā)電機是機械到電能的轉(zhuǎn)換器。盡管摩擦電已經(jīng)有數(shù)千年的歷史了，但摩擦電納米發(fā)電機才在2012年首次被證明。在談?wù)揟ENG時，了解如何陳述其能量能力至關(guān)重要?？紤]到兩個納米顆粒的納米級尺寸以及所產(chǎn)生的能量，測量它們的功率將毫無意義。相反，TENG的功率能力是W / m2的量度，因為這些材料可以按比例放大。

因此，第一個TENG的功率密度為3.67mW / m2，當(dāng)兩個納米層相互垂直放置時，TENG起作用。當(dāng)使用機械力將各層推向更近的位置時，就會發(fā)生摩擦電效應(yīng)，并且會在結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。但是，僅當(dāng)在兩種材料之間形成電場時才分離材料時，同時產(chǎn)生電勢差。如果連接了放置在每種材料上的電極，則會產(chǎn)生電流，該電流可用于為電路供電。

認識到TENG的重要性， 一組研究人員演示了打印過程 它不僅可以打印TENGs壓力傳感器，而且可以打印到包括紙張和紙板在內(nèi)的常見材料上。

研究的第一部分是可以排斥液體和灰塵的涂層的開發(fā)。該涂層可以涂在紙或紙板上，以防止被水汽損壞，但也可以打印幾層材料。研究的第二部分，直接將電路層印刷到紙張和紙板上。使用專門的涂層，研究人員能夠在彼此的頂部印刷多個電路層，而不會彼此弄臟或干擾。所得的層允許構(gòu)造垂直TENG，該TENG既可為電路供電，又可檢測紙上的壓力。由于紙張的另一面是空白的，因此可以打印標(biāo)準(zhǔn)的鍵盤界面，從而可以創(chuàng)建自供電的紙張鍵盤。

但是，這仍然存在一個問題，紙張界面如何能夠傳輸藍牙信息？這里我們只能推測它是如何實現(xiàn)的。傳輸藍牙信息需要數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)編碼/解碼；因此，需要某種程度的復(fù)雜電路。從理論上講，藍牙芯片可以集成到紙張中，并且使用鍵合線或接觸墊可以使芯片讀取按鈕的按下狀態(tài)。另一種方法可以是簡單的印刷RLC電路，該電路以特定的頻率發(fā)送能量，該能量可以被藍牙接收器檢測到。無論哪種方式，都沒有討論該電路將按鈕按下的確切過程，因此在理解本研究的功能時應(yīng)格外注意。

可打印紙張接口有哪些潛在應(yīng)用？

如果研究確實可以為完全集成到紙鍵盤中的藍牙設(shè)備供電，那么這樣的鍵盤的應(yīng)用是巨大的。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，COVID-19，埃博拉和布氏鼠疫等高度傳染性疾病患者的一次性接口可以從此項技術(shù)中受益。食品行業(yè)可以從食品包裝盒的交互式界面中受益，該界面可以使客戶檢查包裝內(nèi)容并提供安全信息?？爝f行業(yè)可以使用帶有按鈕的此類界面，用戶可以按下按鈕以確認包裹是否已存在并且已收到包裹。

這種技術(shù)更新穎的用途是制造商和專家的定制項目和安裝。例如，由客戶訂購的自定義項目可能需要一組唯一的控件，并且?guī)в邪粹o的物理鍵盤的創(chuàng)建過于昂貴或麻煩。制作者可能會利用制作自定義鍵盤的能力，這些鍵盤可用于控制各種不同的項目，例如家庭自動化，遠程控制系統(tǒng)和計算機。
責(zé)任編輯：tzh