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摩擦发电不仅与摩擦有关,还与电磁有关

2021-03-31 12:47 前瞻网   

相信大家在初中学习物理的时候都做过一个实验:用气球摩擦头发起电。摩擦起电是生活中最常见的物理现象。自2012年中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士发明摩擦纳米发电机(TENGs)以来,摩擦发电已逐渐成为环境能源收集的主流技术之一。

迄今为止,人们都认为TENGs的输出仅取决于极化效应。但这种观点是不全面的,实际上,磁化效应对TENGs的输出也有重要贡献。

近日,上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系杨卓青研究员团队与王中林院士团队合作,通过对铁磁介质中麦克斯韦方程的理论推导和分析,首次发现了对TENGs输出的新见解。团队基于麦克斯韦方程组,首次从理论上推导并证实了磁化效应对摩擦纳米发电机(TENG)输出的贡献,使其与现有的极化效应构成更为统一的理论体系。

摩擦发电不仅与摩擦有关,还与电磁有关

研究团队通过实验构建了基于铁磁介质的TENGs,其输出性能高于基于非铁磁介质的TENGs。有趣的是,基于铁磁介质的TENGs的输出行为与外部磁场环境密切相关,这一点在实验当中得到了很好的证明。这是从摩擦纳米发电机诞生以来,首次发现磁效应对其输出特性的贡献。

从TENGs的工作原理出发,研究团队精确地推导出TENGs的输出特性,同时构建了一个完整的、统一的TENGs理论体系。这一重大发现和理论将对现有的TENGs研究起到不可或缺的补充作用,同时也为人们对TENGs的认识提供了普遍的指导和更深入的了解。

该研究工作是对现有TENG基础理论研究必不可少的补充,将有助于构建一个完整而统一的理论体系,并将为摩擦电器件的理论机理提供深刻的理解和有意义的指导。

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责任编辑: 4114RWL

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