Nano Energy：人机交互混合生物力学纳米发电机作为多功能智能电子应用的自持电源

先知报道

2020-06-21

在为电子设备供电并减少对电池的依赖性方面，生物力学能量收集已引起越来越多的关注。有鉴于此，韩国光云大学的Jae Yeong Park等研究人员，报告了人机交互混合生物力学纳米发电机（HMI-HBNG），其中包括使用Halbach磁体阵列和基于叉指电极的摩擦电纳米发电机（TENG）的电磁发电机（EMG）。

本文要点

1）Halbach磁体阵列提高了磁通密度，将EMG的输出功率提高了八倍。

2）在聚四氟乙烯（PTFE）膜中引入纳米线结构，并在尼龙/11膜中引入新颖的相转化技术以进行微观结构改性，可提高TENG的能量收集效率。

3）从不同的角度对HMI-HBNG的性能进行了研究，结果表明在20 m/s²的加速度下，在5 Hz的最佳负载电阻为1.6 kΩ时，最大输出功率密度为185 W/m²。

4）在人体运动实验中，HMI-HBNG在大约10 s的时间内将锂离子电池（18 mAh）从0 V充电至3 V，并同时操作多个电子设备3 min。

5）通过使用定制的电源管理电路，HMI-HBNG可以提供用于驱动多功能智能电子设备（包括蓝牙计算机鼠标，智能手表和智能手机）的自持电源。

这项工作代表了朝着自供电系统和实用电源的重大进步。

参考文献：

S.M. Sohel Rana, et al. A human-machine interactive hybridized biomechanical nanogenerator as a self-sustainable power source for multifunctional smart electronics applications. Nano Energy, 2020.

DOI：10.1016/j.nanoen.2020.105025

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520306029