中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組最近研制了旋轉(zhuǎn)式直流摩擦納米發(fā)電機(jī)，用于對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的有效收集，首次實(shí)現(xiàn)了恒定電流的輸出，相關(guān)論文于3月2日在線發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》（Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002/aenm.201301798）。
摩擦納米發(fā)電機(jī)的原理基于摩擦起電和靜電感應(yīng)現(xiàn)象，在周期性的機(jī)械能輸入下，其直接輸出為交流電，需要外接整流橋后才能給電子器件供電。在王中林院士的領(lǐng)導(dǎo)下，張弛博士等組成的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)已有的轉(zhuǎn)盤(pán)式摩擦納米發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)和兩對(duì)碳纖維制作的柔性電刷，通過(guò)電刷與上下金屬電極的滑動(dòng)接觸和自動(dòng)切換，使得經(jīng)電刷輸出的電流在圓周運(yùn)動(dòng)的后半周期產(chǎn)生反向，從而得到連續(xù)輸出的直流電。直流電的大小與圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及摩擦面的摩擦單元個(gè)數(shù)成正比，兩個(gè)具有4組摩擦單元的轉(zhuǎn)盤(pán)在750轉(zhuǎn)/分的速度下，輸出的電流大小為2.5mA/m2。旋轉(zhuǎn)式直流摩擦納米發(fā)電機(jī)可以作為恒定的電流源，直接連續(xù)地用于對(duì)電子器件供電或給儲(chǔ)能元件充電，對(duì)于收集旋轉(zhuǎn)機(jī)械能和驅(qū)動(dòng)在恒流下工作的電子器件等方面將具有廣泛應(yīng)用。
左圖：旋轉(zhuǎn)式直流摩擦納米發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；右上圖：不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)式直流摩擦納米發(fā)電機(jī)輸出的電流密度圖；右下圖：旋轉(zhuǎn)式直流摩擦納米發(fā)電機(jī)直接點(diǎn)亮38個(gè)LED燈的照片。
