纳米发电机
将机械能转换成电能的设备
条目
纳米发电机（Nanogenerator, NG）是一种微型能量转换装置，[1]通过压电效应或者摩擦电效应将环境中低频无序的高能源（机械能）转化成可被利用的低熵能源（ 电能），从而实现被浪费能源的再次利用。[2]是世界上最小的发电机。[3]
压电纳米发电机是最早出现的纳米发电机，是 2006 年由美国佐治亚理工大学的王中林教授小组提出的。[4]在2012年，王中林教授研究组的Feng-Ru Fan博士首次提出的摩擦纳米发电机的概念[5]。
纳米发电机从发电原理的差异上区分，纳米发电机主要包含三类：压电、摩擦电和热释电。其中，压电纳米发电机（PENG）和摩擦电纳米发电机（TENG）是收集机械能转化为电能，而热释电纳米发电机（PyENG）则可以收集热能转化为电能。因其具有自供电、重量轻、制造方便等优点而受到广泛关注。[1]经过多年的发展，已经被应用于多个领域，如自驱动传感领域、微纳能源领域和蓝色能源领域等。[2]
简史
压电纳米发电机是最早出现的纳米发电机，是 2006 年由美国佐治亚理工大学的王中林教授小组提出的。[4]2007年，王旭东等人在单根 ZnO 线纳米发电机的研究基础上，利用镀有Pt层的锯齿形硅电极取代了原子力显微镜探针，将其与垂直生长的ZnO 纳米线阵列扣合封装，制作出超声波 驱动的压电纳米发电机。为了扩展纳米发电机的适用范围，2008年，秦勇和王旭东等人发明了可收集低频率机械能的纤维基压电纳米发电机。为了进一步提高纳米发电机的输出性能，使其更加实用 化，2010年，徐升和秦勇等人通过微纳米加工技术将大量定向生长的ZnO纳米线串并联，得到ZnO纳米线横向集成的压电纳米发电机。为了增强纳米发电机的实用性，开发不同驱动方式、收集不同形式机械能的纳米发电机成为纳米发电机研究领域的一个重要方向。王中林教授研究组的Feng-Ru Fan博士于2012 年首次提出的摩擦纳米发电机的概念，并研究了摩擦层表面不同微纳米结构对摩擦纳米发电机输出性能的影响。同年，Long Lin等人通过在PDMS基底上水热生长ZnO纳米线阵列制备出透明柔性的压电纳米发电机；崔暖洋等人报道了一种可以通过磁场作用来驱动的非接触式压电纳米发电机。[5]