Nanogeneratorer och självdrivna sensorer

Triboelektriska nanogeneratorer (TENG) omvandlar mekanisk energi till elektricitet med hjälp av en kombination av triboelektrifiering och elektrostatisk induktion. När två material med olika elektronaffiniteter kommer i kontakt med varandra och sedan separerar överförs elektroner mellan deras ytor, vilket skapar motsatta laddningar på de två ytorna. Den resulterande elektrostatiska potentialen driver ström genom en yttre krets när elektroder är anslutna till de två ytorna. Upprepade rörelser producerar kontinuerlig utmatning av elektrisk ström.

TENG:er fungerar i fyra huvudlägen: vertikal kontakt-separation, lateral glidning, enkelelektrod och fristående triboelektriskt lager. De kan skörda energi från olika lågfrekventa mekaniska källor såsom mänsklig rörelse, vibrationer och vattenvågor. Viktiga fördelar inkluderar hög effektivitet vid låga rörelsehastigheter, låg vikt, flexibilitet och enkel tillverkning med vanliga polymerer eller tyger.

Tillämpningar omfattar bärbar elektronik, enheter för sakernas internet, blå energi, biomedicinska implantat och självförsörjande sensorer. TENG:er kan också fungera som rörelse- eller trycksensorer samtidigt som de genererar ström.

Figur. Triboelektrisk nanogenerator med tillämpningar.

Vår forskning omfattar: 

1. Grunderna i triboelektrifiering: Genom att kombinera kvantkemiska beräkningar och experimentella verifieringar strävar vi efter att utforska mekanismen för laddningsöverföring mellan ytor.
2. Utveckling av triboelektriska material: Vi utvecklar högpresterande triboelektriska material med hjälp av kemiska och fysikaliska metoder.
3. Självdrivna sensorer: Utveckla självdrivna sensorer som kan användas för hälso- och sjukvård, rörelseövervakning, säkerhet och interaktioner mellan människa och dator.