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  近日,東華大學材料學院博士研究生俞彬在國際權威期刊《納米能源》（影響因子：12.343）上發(fā)表題為《一種具有超高轉移電荷密度的仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機》(“A Biomimetic Nanofiber-BasedTriboelectric Nanogenerator with an Ultrahigh Transfer Charge Density”) (DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.03.064)的學術論文，報道其在摩擦納米發(fā)電機領域的最新突破性研究成果。

  納米能源技術的開發(fā)和利用近年來受到學術界的廣泛關注，摩擦納米發(fā)電機作為未來能源技術的發(fā)展方向之一,能有效收集低頻無序的低品質機械能，例如人體運動、振動、機械觸發(fā)、輪胎轉動、風能、水能等，并將其轉化成電能。

  東華大學材料學院博士研究生俞彬致力于研究摩擦納米發(fā)電機輸出性能的提高。受到一種水生植物莖結構的啟發(fā)，他成功制備出了具有大量內部微孔結構和外部納米纖維結構的聚偏氟乙烯靜電紡纖維氈布，并組裝得到具有超高轉移電荷密度的仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機。得益于摩擦材料的多級納米結構，摩擦納米發(fā)電機在各項電學性能均獲得了顯著增強,并通過理論計算,研究并驗證了摩擦納米發(fā)電機在高表面電勢下的空氣擊穿問題。其在100 MΩ負載下的輸出電壓高達1000 V,短路電流達到了51 mA·m-2，此外，此摩擦納米發(fā)電機的轉移電荷密度達到了突破性的364 μC m-2，是目前所見報道的在大氣環(huán)境中的超高測量值，被審稿人譽為該領域的重大突破。

水生植物莖結構的啟發(fā)和仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機制備

仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機工作機理及其超高電能輸出

仿生納米纖維基摩擦納米發(fā)電機的能源管理及其小型電子設備上的應用

  據(jù)悉，在2017年初，利用靜電紡絲和冷壓后處理技術，俞彬同學設計制備了以海綿結構納米纖維為基礎的摩擦納米發(fā)電機。此制備技術能有效提高摩擦納米發(fā)電機的輸出功率密度和能量轉化效率，并收集和轉化外界的機械能。相關研究成果發(fā)表在《納米能源》（影響因子：12.343）期刊上，題為《具有海綿結構的高功率靜電紡納米纖維基摩擦納米發(fā)電機》(“High-Power TriboelectricNanogenerator Prepared from Electrospun Mats with Spongy Parenchyma-Like Structure”)(DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.02.010)。

海綿結構納米纖維基摩擦納米發(fā)電機工作機理及其電能輸出

  論文全文鏈接：

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518302040

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517300800