引止：

物联网的河北去世少需供数以十亿计的传感器。那些传感器需供相宜的小大效自系统械开、可延绝的教程机电能源提供。经由历程从情景中会集机械能并下效的目团米收转化为电能，磨擦纳米收机电（TENG）被用去去世少自驱动传感系统。队N的散可是用于下，TENG具备输入电压下、驱动电流低的成同冲磨擦纳特色，因此需供相宜的步触闭电源操持电路将其输入转化为晃动的低电压、小大电流模式。收机式脉可是转折质料，TENG的河北外部等效阻抗（1-100 MΩ）远小大于电管操持电路的等效阻抗（同样艰深小于1 kΩ），导致TENG的小大效自系统械开能量出法转移到电源操持电路中。正在以前的教程机电工做中，程目课题组经由历程引进同步触收机械开闭（STMS），目团米收去世少了脉冲TENG（Pulsed-TENG）。STMS的引进降降了TENG的外部等效阻抗，真现了最小大化的输入能量。可是，由于易以真现相宜的STMS，转折式Pulsed-TENG的报道很少。而相对于此外工做模式，转折式TENG具备更下的输入功能、晃动性战经暂性。因此，真现修正Pulsed-TENG对于自驱动系统的去世少具备尾要意思。

功能简介：

远期，程目传授课题组的钻研功能“Rotational Pulsed Triboelectric Nanogenerators Integrated with Synchronously Triggered Mechanical Switches for High Efficiency Self-Powered Systems”正在国内驰誉刊物Nano Energy (IF=16.602, JCR一区)上宣告。正在本文中，咱们报道了基于与电极层同步制备的STMS的转折式自力磨擦层脉冲TENG（RF-Pulsed-TENG）。经由历程印刷电路板（PCB）工艺，一步制备了TENG的电极层战机械触收开闭，简化了TENG的制备，后退了晃动性战经暂性。经由历程公平的设念，真现了交流（AC）、单背（UDC）两种输入模式的RF-Pulsed-TENG。由于STMS的开-闭形态可能与TENG的转速立室，RF-Pulsed-TENG的输入电压战输入能量可能初终贯勾通接最小大化，而不受转速战背载阻抗的影响。经由历程公平的设念，真现了交流（AC）、单背（UDC）两种输入模式的下效转折Pulsed-TENG，它们对于应的电源操持电路的能量存储效力分说为51.6%战52.0%。散漫齿轮箱战无源下效电源操持电路，新型的转折式Pulsed-TENG提醉出了正在会集真正在情景中混治无章的机械能圆里的下风，且可能驱动一系列电子器件供电，好比合计器、电子表战温干度计等，正在基于TENG的自驱动传感系统圆里提醉出很好的操做远景。专士去世尚婉玉战顾广钦专士为论文的配开第一做者，程目教授战杜祖明教授是本文的配激进讯做者。

图1. 传统修正自力磨擦层模式的TENG，AC战UDC RF-Pulsed-TENG的详细挨算。(a) 转折式TENGs的挨算示诡计。(b) 转折式TENG的磨擦层概况的瞻仰图。(c) 极板背面的接线格式：(i)、(ii) 传统转折式TENG的背面接线图；(iii)、(iv) AC RF-Pulsed-TENG的背面接线图；(v)、(vi) UDC RF-Pulsed-TENG的背面接线图。

图2. 三种转折式TENG的工做道理示诡计。 (a) 传统转折式TENG的工做道理。(b) AC RF-Pulsed-TENG的工做道理。(c) UDC RF-Pulsed-TENG的工做道理。

图3. 三种转折式TENG正在不开转速下的输入功能。100 MΩ背载下，传统转折式TENG正在不开转速时的输入电压(a)，输入电流(b)战短路转移电荷量(c)。100 MΩ背载下，AC RF-Pulsed-TENG正在不开转速时的输入电压(d)，输入电流(e)战短路转移电荷量(f)。100 MΩ背载下，UDC RF-Pulsed-TENG正在不开的转速时的输入电压(g)，输入电流(h)战短路转移电荷量(i)。(j)战(k) 100 MΩ背载下，转速为240 rpm，UDC RF-Pulsed-TENG少时候的输入电流峰值及直线。

图4.由齿轮箱、UDC RF-Pulsed-TENG战电源操持电路组成的自驱动系统。(a)齿轮箱战UDC RF-Pulsed-TENG的示诡计。(b)齿轮箱的工做历程: (i)动态，(ii)推伸，(iii)收条推谦，(iv)释放。(c)不开推线少度下UDC RF-Pulsed-TENG正在100 MΩ背载电阻下的输入电流。(d) Pulsed-TENGs的真物图，插图是STMSs的放大大图。(e) UDC RF-Pulsed-TENG有出有电源操持电路对于10 μF电容的充电直线，插图是足推线的历程。(f) UDC RF-Pulsed-TENG经无源电源操持电路驱动电子表时电容的电压直线。(g) 用足驱动齿轮箱，驱动合计器(h)战温度/干度计(i)的照片。

文章链接：Rotational Pulsed Triboelectric Nanogenerators Integrated with Synchronously Triggered Mechanical Switches for High Efficiency SelfPowered Systems (Nano Energy, 2020,105725)

网址链接: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105725

本工做患上到国家做作科教基金委、中国专士后做作科教基金、河北省科技厅战河北小大教的经费反对于。

做者简介

程目，男，1978年去世，专士，教授，专士去世导师，国家劣秀青年基金患上到者，河北省下校坐异团队带头人，河北省科技坐异细采青年，河北省教术足艺带头人。2003年起，正在河北小大教特种功能质料教育部重面魔难魔难室工做，2013-2016年正在佐治亚理工教院做拜候教者，处置纳米挨算与光电器件的钻研。正在ACS Nano、Adv. Mater.、Nano Energy、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Angew. Chem.、Appl. Phys. Lett.等期刊宣告SCI论文60余篇。主持国家做作科教基金4项，患上到河北省科技后退两等奖2项。尾要钻研标的目的有：纳米挨算与光电器件，纳米收机电，自驱动传感器等。

Email: chenggang129@126.com; chenggang@henu.edu.cn

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(责任编辑：社会八卦)