中科院納米能源所研制成功摩擦納米發電機

　　從中國科學院獲悉，該院與北京市2012年聯合共建的新研究單元——中科院北京納米能源與系統研究所(中科院納米能源所)最近研制成功旋轉式直流摩擦納米發電機，用于對旋轉機械能的有效收集，首次實現了恒定電流的輸出。

　　旋轉式直流摩擦納米發電機可以作為恒定的電流源，直接連續地用于對電子器件供電或給儲能元件充電，對于收集旋轉機械能和驅動在恒流下工作的電子器件等方面將具有廣泛應用。

　　據了解，摩擦納米發電機的原理基于摩擦起電和靜電感應現象，在周期性的機械能輸入下，其直接輸出為交流電，需要外接整流橋后才能給電子器件供電。中科院納米能源所王中林研究團隊對已有的轉盤式摩擦納米發電機結構進行改進，從而得到連續輸出的直流電。直流電的大小與圓周運動的轉速以及摩擦面的摩擦單元個數成正比，兩個具有4組摩擦單元的轉盤在750轉/分的速度下，輸出的電流密度為每平方米2.5毫安。

　　本月上旬，中科院納米能源所和美國佐治亞理工學院共同參與的科研團隊在王中林院士帶領下，設計和制作出大功率的二維平面摩擦發電機，并成功展示出其通過收集環境中的機械能來實時驅動常規電子產品的能力。作為直接供電源，該高性能摩擦發電機能夠為日常用球形燈泡等電器提供連續的電力。此外，通過將發電機和電力管理電路結合，科研人員還進一步開發出一套完整的小型供電系統。該系統具有降阻抗、整流、儲能和穩壓等功能，能夠提供恒壓穩定的直流輸出，從而為包括手機在內的多種常用電子產品提供實時電力或直接充電。

　　和傳統的電磁發電機相比，王中林團隊研發的摩擦發電機具有諸多優勢：一是摩擦發電機由薄膜高分子材料和薄膜電極材料制成，具有極輕的重量和極小的體積，特別適合于為便攜式/穿戴式電子設備或無線傳感陣列等小型電器提供電能;二是摩擦發電機的制作材料均為大規模工業化原料，其結構簡單，制作成型簡便，制作成本大大低于其他發電技術，為其廣泛應用提供極為有利的條件;三是摩擦發電機具有大規模收集和轉化自然界中機械能的潛力，有望成為綠色能源供給的全新途徑。

　　這種摩擦發電機通過結構的精巧設計而同時具有輸出高、尺寸小和成本低等優勢，為日常生活中利用機械能實現電子設備自供電提供了一種切實可行的方法。對于沒有電網覆蓋的區域，將有望通過人的日常活動而獲取足以點亮電燈、給手機供電的能源。

　　納米材料科學家王中林是美國佐治亞理工學院終身校董事講席教授，也是中科院外籍院士和歐洲科學院院士，并榮獲2013年度中國國際科技合作獎。他領導的科研團隊2006年首次發明納米發電機，2007年成功研發出由超聲波驅動的可獨立工作的直流納米發電機，2008年研發出可以利用衣料來實現發電的“發電衣”原型發電機，2012年加盟中科院納米能源所后，成功研發出用有機材料制作的透明摩擦發電機。