2024年 第 45 周
一周一句 祝你学有所得
抱怨身处黑暗，不如提灯前行。
Pub Date : 2024-10-26
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.110383
Efficient electrical energy conversion strategies from triboelectric nanogenerators to practical applications: A review
从摩擦纳米发电机到实际应用的高效电能转换策略：综述
Nano Energy (IF 16.8)
Army Engineering University of PLA
摩擦纳米发电机 （TENG） 已成为一种很有前途的能量收集技术，可以有效地将周围的机械能转化为电能。与传统电磁发生器相比，TENG 具有功率密度高、成本低、材料灵活、制造简单等优点，在自供电传感器、可穿戴设备和生物医学系统中显示出广阔的应用前景。然而，TENG 的输出电能（交流电、高电压、低电流）与大多数电子设备的要求（直流电、恒压）之间的不匹配通常会限制它们的实际应用。为了提高 TENG 在实际应用中的能量转换效率，研究人员开发了各种高效的能量转换电路和实现策略。本文全面概述了实现脉冲触发、AC-DC 转换、电压调节和储能的高级策略，涵盖了 TENG 电能转换的整个过程。此外，针对不同的应用场景，提出了几种高效的 TENG 能量转换电路。最后，讨论了 TENG 能量转换电路设计面临的挑战和未来方向，旨在为设计更高效的 TENG 能量转换系统提供参考。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110383
责编：月铭
Pub Date : 2024-10-26
DOI: 10.1016/j.cej.2024.156787
Cobalt Ferrite@Barium titanate core-shell nanoparticles empowered triboelectric electromagnetic coupled nanogenerator for self-powered electronics
钴铁素体@钡钛酸盐核壳纳米粒子为自供电电子设备提供摩擦电电磁耦合纳米发电机
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 )
Khalifa University
在为可穿戴技术和物联网 （IoT） 设备寻求可持续能源解决方案的过程中，在自供电电子产品中实现高功率是一项重大挑战。本研究通过集成摩擦电纳米发电机 （TENG） 和电磁发电机 （EMG） 来引入一种新型混合纳米发电机，以同时实现高电压和高电流输出。选择钛酸钴铁氧体钡 （CoFe2O4@BaTiO3） 核壳纳米颗粒 （NPs） 是因为其通过结合摩擦电、压电和电磁特性来提高系统性能的独特能力。BaTiO3外壳表现出对 TENG 操作至关重要的稳健的摩擦电和压电特性，而CoFe2O4磁芯受 EMG 磁场的影响，感应出额外的静电荷，显着提高整体能量转换效率。组合系统中的 TENG 和 EMG 以触点分离模式一起工作，它们的同相输出信号通过双桥整流器无缝组合，从而产生 37.7 mW 的稳健功率输出和 1.86 mW/cm2 的功率密度，具有超过 10,000 次循环的循环稳定性。设计独特的 TENG-EMG 组合纳米发电机 （C-TENG） 表现出惊人的适应性，可在不同的低频到高频和负载情况下有效运行，同时为便携式电子设备持续供电。这种创新方法以卓越的效率、耐用性和高功率密度满足了现代自供电电子产品的高能量需求，使其成为可穿戴生物力学能量收集的多功能解决方案。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156787
责编：月铭
Pub Date : 2024-10-28
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.110403
High performance hybrid omnidirectional wind energy harvester based on flutter for wireless sensing and hydrogen production applications
基于 Flutter 的高性能混合动力全向风能采集器，适用于无线传感和制氢应用
Nano Energy (IF 16.8)
Chongqing University
基于风致振动 （WIV） 的风能收集器 （WEH） 作为无线传感器节点的电源越来越受到关注。自然环境中的风向通常会随着时间的推移而变化，因此，开发全向风能收集器 （OWEH） 具有重要意义。本文提出了一种基于颤振的摩擦电-电磁-压电混合 OWEH。二次碰撞被引入收割机，以改善通过摩擦电效应产生的电力。高效的电磁机电转换是使用平面线圈和两个具有相同磁极的磁体彼此相对来实现的。进行实验以优化原型并评估其性能。优化后的样机在指定平面内具有 3.6-20 m/s 的宽风速范围和 0°-360° 的风向范围。20 m/s 时的最大总平均输出功率分别为 6.84 mW。由原型供电的无线传感器节点以 2.02-2.43 秒的时间间隔以 5.3 m/s 的速度测量和发送湿度和温度。由原型提供动力的水电解制氢系统以 20 m/s 的速度每分钟产生约 33.8 μL 氢气。所提出的收割机输出功率高、速度范围宽、风向范围宽，极大地拓展了 WIV WEHs 的应用场景。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110403
责编：月铭
Pub Date : 2024-10-28
DOI:10.1002/adfm.202413201
Biomimetic Superhydrophobic Triboelectric Surface Prepared by Interfacial Self‐Assembly for Water Harvesting
界面自组装制备仿生超疏水
摩擦电表面用于集水
Advanced Functional Materials (IF 18.5)
Guangxi University
从空气中提取水是解决全球水资源短缺挑战的一条有前途的途径。然而，用于集水的仿生工程表面通常难以有效地协调液滴成核和解吸。最近在液-固界面上出现的摩擦电效应为开发仿生雾收集表面提供了一种新的方法。在这项研究中，受纳米布沙漠甲虫和荷叶的启发，通过界面自组装制备了具有纳米级亲水结构域的仿生超疏水表面，表现出非均质润湿性，可实现有效的水收集。界面自组装的本质在于非共价相互作用力的协同作用，驱动纳米颗粒自组装成表面微纳米多级结构，从而调节润湿性并增加潜在的成核位点。此外，摩擦电效应可以直接利用摩擦电荷来促进液滴迁移。行走诱导的柔性机械输入可以产生摩擦电效应，增强界面传质，从而快速提高液滴去除率，实现 39.02% 的集水效率提升。这项研究为便携式和高效集水系统的设计开辟了新的突破。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/adfm.202413201
责编：月铭
Pub Date : 2024-10-28
DOI:10.1016/j.cej.2024.157122
High-performance hybrid nanogenerator for self-powered emergency rescue signaling devices
用于自供电紧急救援信号装置的高性能混合纳米发电机
Chemical Engineering Journal (IF 13.3)
Yunnan University
利用来自阳光的紫外线 （UV） 光能和人类运动（如步行和慢跑）产生的动能是一项重大挑战。在这项研究中，我们提出了一种自供电的混合纳米发电机 （hNG），它集成了低功函数聚氨酯 （FPU） 涂层锌箔、高功函数聚四氟乙烯 （PTFE） 覆盖的铜衬底和电子补充层。合成的 FPU 大分子表现出电子绝缘特性，同时掺入功能性光异构体和离子液体单元。通过利用被忽视的内部光电和摩擦电的协同效应，我们的 hNG 实现了令人印象深刻的性能指标：在 150 μW cm-2 的紫外线照射下，开路电压约为 11 V，短路电流为 130 μA，功率密度为 1 W m-2，类似于昆明的自然太阳照射，并且在 FPU 和 PTFE 层之间以 5 Hz 的周期性接触分离循环中。这些结果明显优于传统的基于 FPU-PTFE 的摩擦纳米发电机。整流后，hNG 用作各种应用的电源，包括照亮 YNU 形状的 LED 灯条、为激光器供电和操作无电池定时器。值得注意的是，户外测试表明，柔性 hNG 可以在暴露在阳光直射下时激活无线声音发射器、SOS 型 LED 带和光声警报。自供电声音发射器可有效广播预设的 SOS 和坐标信号，这些信号可由无线电接收并显示在智能手机上。这种混合纳米发电机不仅可以有效地从阳光中收集浪费的紫外线能量，而且在自供电紧急救援信号应用方面也显示出相当大的潜力。
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157122
责编：月铭
Pub Date : 2024-10-29
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.110426
Synergistic Effects of Size-Confined MXene Nanosheets in Self-Powered Sustainable Smart Textiles for Environmental Remediation
尺寸受限 MXene 纳米片在自供电可持续智能纺织品中的环境修复协同效应
Nano Energy (IF 16.8)
National Taipei University of Technology
由于化石燃料、温室气体、气候变化、全球变暖以及电池寿命短等不利影响，绿色可再生能源技术已成为能源研究的热点。具有自发压电特性的新一代生物材料在利用无处不在的机械能发电方面正在蓬勃发展。近年来，利用纤维素作为基础材料，人们共同努力为纳米发电机设计强大的一维功能材料。本研究通过静电纺丝工艺将氧化锌纳米颗粒和MXene （Ti3C2）纳米片掺入醋酸纤维素（CA）聚合物中制备纳米纤维复合材料，为环保高耐用智能纺织品的制造奠定了基础。MXene纳米片异质结构的形成显著提高了传统ZnO的低转换效率，最高输出电压为⁓35 V，短路电流为⁓3.34 µA。压电增强MXene/ZnO异质结构智能纳米纤维的光催化活性的协同贡献，为甲基橙（MO）染料污染的水资源提供了更好的环境修复，速率常数(k)为66.14×10-3 min-1。此外，智能双机械膜支持可持续运行（20000循环），具有强大的形态和性能保留（⁓92%），即使在恶劣的操作条件下也表现出良好的化学和机械稳定性。
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110426
责编：月铭
编辑：月铭 | 审核：月铭
