监测地表变形对滑坡预警、及时采取预防措施至关重要。摩擦电纳米发电机(TENG)在偏远和电力匮乏的滑坡地区显示出巨大的自供电分布式监测潜力。然而,滑坡通常以每天几毫米(mm/d)的速度变形,这使得TENG直接监测变形过程具有挑战性。
近日,中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所王中林院士/程廷海/ Hengyu Li团队报道了一种利用超低速摩擦电位移传感器(US-TDS)监测滑坡地表变形的方法。利用力存储-释放装置和加速器,US-TDS可以在4.32 mm/d的线性输入速度下产生明显的传感信号。在21.6 ~ 129.6 mm/ d转速范围内,脉冲信号拟合曲线的测定系数R2达到0.999。此外,US-TDS可以检测到小至0.0382 mm的变形位移。在108 mm/d的速度下,US-TDS位移测量的稳定性得到了证实,相对误差在1%以下。最终构建了滑坡地表变形实时监测预警系统,并通过室内模拟与室外实验相结合的方法进行了验证。为滑坡发展的科学监测预警提供了可行的解决方案。
图1 利用TENG进行滑坡地表变形监测的实现原理
图2 US-TDS的信号产生机制
图3 US-TDS的参数分析
图4 US-TDS的输出性能
图5 US-TDS的传感性能
图6 US-TDS在滑坡表面的应用
原文题目:Ultra-High Sensitivity Real-Time Monitoring of Landslide Surface Deformation via Triboelectric Nanogenerator 论文第一作者:Chao Wang 原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202410471