Nano Energy 基于离散组装的三维超材料来定制温度刺激下的热膨胀响应

文摘   2025-02-02 12:00   安徽  

本研究介绍了鼓膜超材料激发的声摩擦电纳米发电机(TMM-TENG),它在低频范围内具有亚波长结构尺寸和有效吸声。通过用弹性部分代替声学腔的刚性底部,并引入点表面机制,提高了声学能量采集的性能。然后,采用所提出的机制进行了实验测试。结果表明,与传统方法相比,TMM-TENG的输出电压显著提高了2220 %。在声能采集性能方面,95 dB声压级(SPL)时,输出电压的峰峰达到500 V,测量电流为40 μA,最大输出功率为3.05 mW。此外,在TMM-TENG中加入一个弹性部分被证明了在操纵低频声波方面具有优势。还可以通过调节弹性部分的厚度来调节该装置的声学性能。此外,在管道上放置多个不同弹性部分厚度的TMM-TENGs,并产生带限白噪声,在不限制空气通风的情况下评估减声能力。此外,所安装的TMM-TENG允许执行自供电的无线温度传感和声学通信功能。


本文提出并验证了一种多功能的鼓膜超材料启发的摩擦电纳米发电机(TMM-TENG)。通过将声学超材料集成到器件中,长波长的声波可以使用一个紧凑的结构来操纵。所提出的TMM-TENG的高度只有39.1 mm,并以41 Hz的低截止频率实现了显著的吸声能力。该器件尺寸小,仅代表激发频率波长的(1/212)。仿生学点-表面机制的加入显著提高了LFAEH能力的性能,产生的测量电压比传统配置高出22.2倍。对于95 dB的声激发,tmm腾可以产生高达3.05 mW,这足以为小型电子设备供电。在通风管道演示中,TMM-TENG阵列在有效降低低频噪声的同时,为低功率传感节点供电。最后,多功能的TMM-TENG可以作为一个自供电的声学通信节点,具有较高的信息接收性能。





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