《新型复合纳米发电机的结构设计及性能研究》

点击下载 ⇩

复合纳米发电机具有集成度高、成本低、高转换效率等特点,在多能互补收集和传感器领域有很好的应用前景。在复合纳米发电机应用研究中,新原理器件的设计构筑、结构与性能调控、发电效率增强机理研究是非常关键的科学问题。针对以上问题,该项目重点围绕复合纳米发电机在能源收集及其应用方面开展工作,通过构建设计多种新型电磁-摩擦电分离式和多种物理效应耦合一体式的复合纳米发电机,开辟了通过结构设计与多物理效应协同构筑新原理器件、提升发电性能的新途径,揭示了外场下电荷输运与光伏特性的调控机制,研制了基于复合纳米发电机的自供电温度传感器,实现了在微纳能源收集与传感器应用上的突破。主要科学发现如下:

1.提出了通过电磁发电和摩擦发电两种不同的原理来实现同一种机械能到电能转换效率提升的普适性方法,被美国、韩国等20多个研究小组广泛采用;首次构筑了基于复合纳米发电机的自供电温度传感器,解决了传统温度传感器需要锂离子电池供电导致寿命有限的难题,实现了这种新型自供电温度传感器的长期稳定工作。

2.提出了利用同一种功能材料的多种物理效应来协同发电增强发电性能的新思路,揭示了多物理耦合效应增强发电性能的机制;首次开发了基于多种物理效应耦合一体式的复合纳米发电机,解决了不同类型纳米发电机的集成度低和成本高的难题。

3.提出了利用新型复合纳米发电机同时收集风能和太阳能的新方法,解决了传统风力发电机和太阳能电池不能在城市中有效集成的难题。被ACS Nano主编Paul S.Weiss教授评价为“用相关发电技术解决分布式传感器供电问题对物联网来说是至关重要的”。

4.提出了通过极化电荷调控光伏器件的新策略,揭示了外部温度对光伏器件的调制规律,建立了温度变化诱导的极化电荷调控界面势垒高度提高光伏器件性能的新方法。

基于上述研究成果,该项目共发表SCI论文72篇,被SCI论文他引1912次,受邀在Advanced Energy Materials等期刊上撰写专题综述4篇,被Science Daily、Materials Views中国等多家学术媒体进行多次专题报道。其中10篇代表性论文总影响因子171,被他人SCI引用179次,项目成果被北京市自然科学基金“十二五”期间优秀成果选编收录。授权发明专利10项。项目负责人入选北京市高层次创新创业人才支持计划青年拔尖人才,任国际会议分会主席3次,作邀请报告20余次。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。