加拿大阿爾伯塔大學(xué)發(fā)布消息稱，該校研究人員開發(fā)一種新的方法來產(chǎn)生電力，可以對手持設(shè)備或傳感器進(jìn)行充電。相關(guān)研究成果發(fā)表在2017年12月11日的《自然納米技術(shù)》(NatureNanotechnology)雜志上。
這個發(fā)現(xiàn)給一種叫做摩擦納米發(fā)電機的裝置制定了一個新的世界標(biāo)準(zhǔn)。這種摩擦納米發(fā)電機可以產(chǎn)生一個高強度的直流電，與其他研究團(tuán)隊生產(chǎn)的低質(zhì)量交流電流相比，是一個顯著的進(jìn)步。到目前為止，其他團(tuán)隊所能做的是產(chǎn)生非常高的電壓，而不是電流。阿大發(fā)現(xiàn)的是一種獲得高強度持續(xù)直流電流的新方法。
傳統(tǒng)的摩擦納米發(fā)電機通過產(chǎn)生交流的摩擦電將摩擦能轉(zhuǎn)化為電能，然而，這種方法因為低的電流密度和需要矯正而受到限制。阿大研究人員通過滑動的肖特基納米接觸，可以在不需要外部電壓的情況下產(chǎn)生最大強度為106Am-2連續(xù)直流電。他們通過在二硫化鉬的薄膜上滑動一個導(dǎo)電原子力顯微鏡的尖端來實現(xiàn)。有限元模擬結(jié)果表明，異常高的電流密度可以歸因于非平衡載波傳輸現(xiàn)象，該現(xiàn)象可被導(dǎo)電納米尖端的強局部電場(105-106Vm-2)所增強。研究人員假設(shè)電荷傳輸可能是由摩擦產(chǎn)生的電子激發(fā)所引起的，納米級電流-電壓光譜分析表明，樣品界面尖端的整流肖特基勢壘在產(chǎn)生高效直流能量中起關(guān)鍵作用。當(dāng)與微電極或接觸表面改性電極結(jié)合時，這一概念是可擴展的，使其成為高效直流摩擦發(fā)電的保證。
這一發(fā)現(xiàn)意味著納米級的發(fā)電機有潛力為基于納米級運動和振動的裝置如發(fā)動機、道路上的交通甚至是心跳提供能量。它可以帶來應(yīng)用于各種領(lǐng)域的技術(shù)，包括監(jiān)測橋梁或管道物理強度的傳感器，以及檢測發(fā)動機和可穿戴電子設(shè)備性能的傳感器。
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