日前，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院張海霞教授課題組利用靜電紡絲工藝，成功研制出可用于柔性表面按壓能量采集和人體生理信號檢測的壓電摩擦復(fù)合式納米發(fā)電機(jī)。相關(guān)研究成果以《用于生物機(jī)械能采集和生理信號監(jiān)測的柔性纖維基復(fù)合納米發(fā)電機(jī)》（Flexible fiber-based hybrid nanogenerator for biomechanical energy harvesting and physiological monitoring）為題， 于2017年5月發(fā)表于納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域重要期刊《納米能源》（Nano Energy）上（DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.05.047）；前沿交叉學(xué)科研究院2015級博士研究生陳學(xué)先為論文第一作者，張海霞為通訊作者。
該復(fù)合式納米發(fā)電機(jī)采用靜電紡絲工藝加工的柔性納米纖維作為功能材料和電極骨架，通過添加導(dǎo)電納米材料制作柔性電極，引入納米結(jié)構(gòu)增加表面摩擦層接觸面積。與此同時(shí)，針對摩擦發(fā)電機(jī)需相對位移和壓電發(fā)電機(jī)需產(chǎn)生形變的工作特點(diǎn)，課題組將二者垂直結(jié)合，構(gòu)成多層薄膜狀結(jié)構(gòu)，從而使器件可保形覆蓋在人體皮膚等柔性表面，并在外力情況下隨柔性物體一起產(chǎn)生形變，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換；其中，摩擦發(fā)電機(jī)部分將物體與器件接觸分離過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，壓電發(fā)電機(jī)部分則對器件形變過程中的機(jī)械能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，由此提升器件在一次按壓釋放過程中的能量采集效率。除了針對柔性表面進(jìn)行能量采集外，由于壓電靜電紡絲薄膜具有較高的壓力靈敏度，器件還可貼附于人體腹部或手腕處，用于呼吸、脈搏振動(dòng)等生理信號的監(jiān)測，在自供能健康監(jiān)測系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。
此項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重大科學(xué)研究計(jì)劃、北京市科技計(jì)劃、北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517303269
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