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National Science Popularization Day 摩擦電納米發(fā)電機（TENG）是一種創(chuàng)新的能量收集技術，通過材料之間的接觸和分離來產(chǎn)生電荷,，并將機械能轉化為電能,。 以可穿戴傳感器自供能應用為例，TENG通過收集人們在走路或跑步時產(chǎn)生的機械能發(fā)電,。這些能量通過專門設計的電路轉換為穩(wěn)定的直流電,，可以為可穿戴設備供電，如體溫監(jiān)測器,、心率監(jiān)測器和計步器等,。這項技術的應用,，不僅能有效利用日常生活中的機械能,，還能減少對傳統(tǒng)電源的依賴，實現(xiàn)電子設備的自給自足,。 以下視頻來源于 iDesignLab創(chuàng)新設計實驗室 TENG介紹視頻 一直以來,，能源問題是人類社會發(fā)展的頭號挑戰(zhàn)，電能更是當今生活必不可少的部分,。尤其是在智能信息時代,，成千上萬的傳感器已經(jīng)組成了我們生活必不可少的一部分，智能手機,、智能汽車,、智能工廠等等，無疑這些傳感器都需要消耗電能，實現(xiàn)高效且低成本的能源供應具有重要的現(xiàn)實意義,，TENG技術為實現(xiàn)這一目標提供了可行的解決方案,。 當兩種不同材質(zhì)的物體相互摩擦時，它們表面的正負電荷平衡會被打破,，導致其中一個物體獲得負電荷,，這就是我們熟知的摩擦起電現(xiàn)象。通過電極和導線的輔助,，電子得以自由移動,，從而產(chǎn)生電能。隨著納米材料的發(fā)展,，成千上萬的觸點顯著提升了發(fā)電效率,。 TENG的核心發(fā)電原理源于不同材質(zhì)物體表面的摩擦，具體可分為垂直接觸分離,、水平滑動,、單電極、獨立層四種基本形式,。 與傳統(tǒng)的電磁發(fā)電相比,，TENG在較低的工作頻率下展現(xiàn)出更高的能量轉化效率。此外,，其“無源”特性顯著簡化了電路設計,，從而使傳感器的尺寸大幅縮小。作為一種新興的可持續(xù)能源,，TENG的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span> 通過TENG將運動機械能轉化為電能,，結合相應能量管理電路，可以為各種耗電應用提供電力,。例如,，智能可穿戴傳感器能夠實現(xiàn)自驅動的實時監(jiān)測，擺脫電池的限制,，從而提高便攜性和舒適度,，尤其對于中老年用戶而言，減輕了重量負擔,。此外,，在醫(yī)學領域，尤其是植入式醫(yī)療器械,，傳統(tǒng)電池更換通常需要進行二次手術,，這對患者的康復產(chǎn)生嚴重影響，TENG的應用可以有效避免這種更換需求,。 隨著技術的發(fā)展,，TENG還可以優(yōu)化和升級更多傳感應用的供能需求，展現(xiàn)出廣闊的應用前景。 健康監(jiān)測/Health Monitoring ? 心血管類 血糖,、血氧,、心電、心率,、胎心等 ? 物理體征 體溫,、步態(tài)、體態(tài),、坐姿等 ? 經(jīng)皮類 唾液,、汗液、尿液等 自供電器件/ Self-supplied Electrical Components · 心臟起搏器 · 植入式神經(jīng)刺激器 · 植入式輸液泵 · 循環(huán)支持裝置 · 植入式除顫器 · 人工耳蝸 · ...... 人機交互/ Human-Computer Interaction ? 按感官類分 眼,、耳,、鼻、舌,、身（皮膚）等 ? 按信號分 力,、熱、光,、加速度,、平衡等 ? 按信號層次分 種類、強度,、位置及持續(xù)時間等 柔性,、可穿戴、可水洗的 摩擦納米發(fā)電機/ Flexible, Wearable, and Washable 常見的TENG輸出電流為峰值近100V的高壓交流電，呈現(xiàn)為功率μW,、mW級別的脈沖式瞬間輸出,，內(nèi)阻達到10MΩ。 如何提高發(fā)電功率,？
如何高效降壓交流變直流,？ 如何高效儲能？ 如何阻抗匹配,？ ...... 解決這些難點與挑戰(zhàn)將有力推動TENG技術的發(fā)展,，更大程度地發(fā)揮其應用潛能,。 來源：iDesignLab創(chuàng)新設計實驗室
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