中國科研人員利用溫差提升摩擦納米發電機輸出性能

摩擦納米發電機可將環境中廣泛存在的微弱、無規律的機械能借助摩擦起電與靜電感應有效地轉化為電能，因而引起了全世界的廣泛關注。

近日，蘭州大學材料與能源學院秦勇教授研究組成功將原本不利于摩擦納米發電機工作的高溫環境轉變為有利因素，利用高溫與近室溫所帶來的溫差大幅度地提升了摩擦納米發電機的輸出性能。

科研人員圍繞摩擦層中的熱電子發射與摩擦材料間的電荷轉移，從理論上分析了高溫和溫差對摩擦納米發電機的影響，并提出利用高溫產生的溫差提高摩擦納米發電機輸出的方法，設計了一種具有可控摩擦層溫度的溫差摩擦納米發電機。

當兩個摩擦層之間的溫差從0 K增加到219 K時，溫差摩擦納米發電機的輸出性能出現了先增加后降低的變化。在最佳溫差(~145 K)時，溫差摩擦納米發電機的開路電壓、短路電流、表面電荷密度和輸出功率相較于無溫差時分別提高了1.7、1.2、2.0、4.9倍。通過進一步優化溫差摩擦納米發電機的摩擦材料，將摩擦納米發電機的短路電流密度提高到443 μA/cm2，比已報道的最高值350 μA/cm2提高了26.6%。

該成果對于發動機、排氣管等部位的能量收集、實時監測等應用場景具有重要的意義。(科技日報記者 頡滿斌)