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王中林小组开发出具有高电压输出纳米发电机

  王忠林团队开发出高压输出的纳米发电机

  继2006年发明纳米发生器之后,中科院院士,国外科学家佐治亚理工学院王忠林教授最近研制出了一种高电压输出的纳米发生器,并首次基于全纳米线驱动的纳米系统,新的结果发表在三月号Nature - Nanotechnology 3月28日在线发表。
三位评论家高度评价这项工作:“研究团队一直是研究纳米氧化锌新型纳米能源的先驱者,报告的工作不仅是纳米技术在性能上的重大突破的发生器,同时也为新型纳米能源的设计,装配和使用寿命提供了新的方法和新的思路......这项工作是纳米技术创新的一个范例,从未来的驱动化学,生物,医疗等无线遥感探针纳米反应器起着重要的作用“。由于纳米发生器的发明,王忠林集团发明了一种纳米超声波驱动电流发生器,在柔性基板上生成纳米纤维机械,低频振动交流纳米发生器。然而,小输出电压一直是瓶颈,限制了这些纳米发电机在纳米技术上的实际应用。为了克服这个技术难题,集团成员徐胜,秦勇,徐晨等人在两年的时间里,在数千个实验的基础上,开发了数千台基于垂直氧化锌纳米线阵列的交流发电机,横向氧化锌纳米阵列多排发电机。其中,当三个垂直的氧化锌纳米线阵列交流发电机相互串联时,输入电压可以增加到0.243伏特。该值接近二极管的阈值电压,可以存储输出电荷。同时利用低温水热分解的方法,通过巧妙的实验设计和组装,成功合成了700多个平行生长方向和晶格取向的横向氧化锌纳米阵列在一个普通的柔性衬底上。这些水平纳米线彼此串联和并联,将输出电压仅提高到1.26伏,仅为慢应变的0.19%。王忠林认为,这一突破将大大推动纳米发电机在纳米技术领域的实际应用。另外,在交流纳米发电机的两种不同配置下,ZnO纳米线的两端都与输出电机紧密接触,避免了纳米线与电极之间的摩擦和损耗,大大提高了纳米线的稳定性和寿命。发电机。纳米发生器的交换封装在弹性材料中,也大大扩展了其工作环境和应用范围。王忠林介绍说,这种多层纳米发电机的三维设计也为未来大规模实际应用提供了一个可行的实施方案,如风能,潮汐能,发动机转速,空调等机械能在机器运转过程中,当肌肉收缩或收缩时脚部的能量下降到地面,甚至在人体内因呼吸,心跳或血流等一些轻微的压力而引起机体能量的变化而引起。早在2006年,王忠林就提出,提高纳米发电机输出电压和功率的最终目的是实现纳米器件的自驱动,即不需要外接电源或电池。今天,他的团队成功实施了基于氧化锌纳米线的pH传感器或UV传感器的基于氧化锌垂直纳米线阵列系统的基于纳米ZnO的自驱纳米线。在这个纳米系统中,交流纳米发电机通过在其周围收集小的机械振动而为纳米传感器的连续操作提供电能。随着外部条件的变化,传感器自身的电阻也随之发生相应的变化,因此电路中传感器的电压降也随之发生变化,这是自驱动纳米材料迈出的关键一步。“值得注意的是,纳米传感器研究只需要在20到40毫伏的电压范围内工作,此外,基于全氧化锌纳米线的纳米载体可以实现未来的植入。这一创新发明将在生物医学,国防和人民生活中有广泛的应用未来“(王丹红)
 

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