我校博士生俞彬连续两年在摩擦纳米发电机领域
取得突破性研究成果

发布时间:2018-06-07发布部门:材料科学与工程学院

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近日,我校材料学院博士研究生俞彬在国际权威期刊《纳米能源》(影响因子:12.343)上发表题为《一种具有超高转移电荷密度的仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机》(“A Biomimetic Nanofiber-BasedTriboelectric Nanogenerator with an Ultrahigh Transfer Charge Density”) (DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.03.064)的学术论文,报道其在摩擦纳米发电机领域的最新突破性研究成果。

纳米能源技术的开发和利用近年来受到学术界的广泛关注,摩擦纳米发电机作为未来能源技术的发展方向之一,能有效收集低频无序的低品质机械能,例如人体运动、振动、机械触发、轮胎转动、风能、水能等,并将其转化成电能。

我校材料学院博士研究生俞彬致力于研究摩擦纳米发电机输出性能的提高。受到一种水生植物茎结构的启发,他成功制备出了具有大量内部微孔结构和外部纳米纤维结构的聚偏氟乙烯静电纺纤维毡布,并组装得到具有超高转移电荷密度的仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机。得益于摩擦材料的多级纳米结构,摩擦纳米发电机在各项电学性能均获得了显著增强,并通过理论计算,研究并验证了摩擦纳米发电机在高表面电势下的空气击穿问题。其在100 MΩ负载下的输出电压高达1000 V,短路电流达到了51 mA·m-2,此外,此摩擦纳米发电机的转移电荷密度达到了突破性的364 μC m-2,是目前所见报道的在大气环境中的超高测量值,被审稿人誉为该领域的重大突破。

(水生植物茎结构的启发和仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机制备)

(仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机工作机理及其超高电能输出)

(仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机的能源管理及其小型电子设备上的应用)

据悉,在2017年初,利用静电纺丝和冷压后处理技术,俞彬同学设计制备了以海绵结构纳米纤维为基础的摩擦纳米发电机。此制备技术能有效提高摩擦纳米发电机的输出功率密度和能量转化效率,并收集和转化外界的机械能。相关研究成果发表在《纳米能源》(影响因子:12.343)期刊上,题为《具有海绵结构的高功率静电纺纳米纤维基摩擦纳米发电机》(“High-Power TriboelectricNanogenerator Prepared from Electrospun Mats with Spongy Parenchyma-Like Structure”)(DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.02.010)。

(海绵结构纳米纤维基摩擦纳米发电机工作机理及其电能输出)


材料学院致力于培养具有创新型、研究型和应用型并重的高层次人才,依托纤维材料改性国家重点实验室的学术资源和科研能力,为学生提供一流的科研平台和良好的科研环境。学院浓厚的学术和科研氛围成为俞彬同学在科研学习和工作中强有力的支撑和动力。

论文全文链接:

《一种具有超高转移电荷密度的仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机》

《具有海绵结构的高功率静电纺纳米纤维基摩擦纳米发电机》



视频:   摄影: 撰写:星禧  信息员:星禧  编辑:朱一超

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