研究人员用多功能防毒面具为传感器注入活力

随着物联网 (IoT) 时代的到来，设备已经学会了通信和交换数据。这是通过安装在物理对象、机器和设备中的传感器来实现的。传感器可以检测事件的变化。然而，为这些传感器持续供电的需求带来了挑战。电池体积庞大、价格昂贵且不环保。此外，它们需要不断更换或充电。

因此，需要可持续和可再生能源来替代电池。摩擦纳米发电机(TENG)就是这样一种设备。简而言之，TENG 将机械能转化为电能。它们的高能效、与现成材料的兼容性和低成本使它们成为为传感器供电的有希望的候选者。

然而，尽管有这些优势，但当前的 TENG 仍受到低输出电流的限制。但增加输出电流需要更大的设备，因此无法用于小型设备。有没有办法绕过这种权衡?

由韩国中央大学李相民副教授领导的一个研究小组现在已经解决了这个问题。“我们的实验室对高功率 TENG 设计和基于 TENG 的自供电传感器感兴趣。我们试图解决当前 TENG 的局限性，以便它们可以在实践中用于实现便携式电源，”Lee 博士解释说他的研究动机发表在Advanced Energy Materials上。该研究将刊登在下一期的封面上。

该团队在他们的研究中开发了一种名为“吸入驱动的垂直颤振 TENG”(IVF-TENG)的新型装置，该装置具有放大的电流输出。“呼吸作为连续的机械输入，可用于操作 TENG。薄膜颤振 TENG 是一种呼吸驱动的设备，它可以利用气流引起的振动产生的颤振现象，从极小的呼吸输入中产生连续的电输出”李博士解释道。

IVF-TENG 由铝 (Al) 入口电极、气动弹性介电片(聚酰亚胺)和铝出口电极组成。气动弹性片具有四个带有四个狭缝的段，并且经受由气流引起的垂直颤动行为。这使得提议的 IVF-TENG 与现有的 TENG 不同。

该团队研究了 IVF-TENG 的电气和机械机制。他们发现 IVF-TENG 在吸入过程中产生连续的高频电压(17 V)和 1.84 μA 的闭路电流，在吸入时产生 456 V 的静电放电电压和 288 mA 的闭路输出电流。每个吸气周期的开始和结束。

他们进一步证明，IVF-TENG 可以在每次吸入时连续为 130 个串联 LED 和 140 个并联 LED 供电。此外，它还可以为 660