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Small Structures:表皮納米發電機綜述-未來自供電皮膚的最新進展
發布時間: 2022-07-29 13:22 | 【 【打印】【關閉】

  納米發電機是一項突破性的技術,可利用納米材料和納米結構,將機械能和熱能轉化為電能。在自然界中,納米發電機的能量來源很豐富,包括人體運動、聲學、風能、潮汐能和太陽能等。在過去的十多年里,研究者通過新型納米發電機將這些可持續能源轉化為電力供應,在健康監測、安全 、環境科學 、家用電器、機器人和物聯網等方面獲得了廣泛的應用。而在納米發電機家族中,表皮納米發電機是一種特殊的器件類型,其可部署在皮膚上并為可穿戴健康監測器件供電。眾所周知,皮膚是人體最大的器官,它負責許多作用,包括保護、體溫驅動和觸覺,因而表皮納米發電機需要具有靈活、柔軟和輕薄的特性。當前,鋰電池是小型化可穿戴器件的主要供電來源,但其剛性、體積較大的特點易使佩戴者感到不適,如果能將表皮納米發電機成功應用到這一領域,預計將實現可穿戴1.0產品向可穿戴2.0產品的顛覆性跨越。

  為了推進表皮納米發電機的發展,澳大利亞蒙納士大學程文龍團隊闡述了表皮納米發電機的工作機制,并詳細討論了其設計策略、設計要求和應用情況。

  在本綜述中,作者首先分類闡述了表皮納米發電機的工作機制。與其他納米發電機類似,表皮納米發電機主要有壓電、摩擦電和熱電三種產生能量的方式。其中,壓電納米發電機基于壓電效應,將機械應力轉化為壓電電位,從而輸出電能;摩擦電納米發電機則是基于摩擦電效應和靜電感應的耦合,通過兩種不同材料的接觸將機械能轉換為電能;熱電納米發電機基于熱電效應原理工作,利用熱電材料在溫度波動時的自發極化產生感應電荷。

    之后,作者討論了設計可穿戴表皮納米發電機的策略,包括剪紙、島橋、褶皺和納米材料四種結構/材料?;谶@些結構或材料特質,可以實現納米發電機的輕薄、可拉伸特性,并能夠兼顧高能量密度。此外,作者還結合現有的文獻,討論了表皮納米發電機的設計要求,例如自供電能力和類皮膚特性,并回顧了其在多個領域的應用情況。

  文章信息:

  A Review on Epidermal Nanogenerators: Recent Progress of the Future Self-Powered Skins 

  John Tan Nguyen, Wenlong Cheng*

  Small Structures   DOI: 10.1002/sstr.202200034

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202200034 

  文章來源:materialsviewschina 

  文章鏈接:https://www.materialsviewschina.com/2022/07/60604/

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