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近日,云南师范大学能源与环境科学学院杨培志团队在摩擦纳米发电机领域取得最新进展,相关成果以“Flexible Triboelectric Nanogenerator Arrays for Energy Harvesting and Direct Current Output via Solid-Liquid-Gas Interfaces Involving Liquid Metals”为题发表在国际知名TOP期刊《Advanced Functional Materials》(IF=19.0)上,论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202510233。云南师范大学能源与环境科学学院博士研究生郭江涛为论文第一作者,杨培志教授、段良飞高级工程为共同通讯作者。
液态金属(LMs)作为一类新兴的软物质体系,在柔性电子领域展现出重要的应用潜力,例如:可拉伸电子器件、流体操控、仿生软体机器人及智能交互系统。若能将其金属性、流动性与机械能-电能转换技术结合,则有望实现柔性、灵活、高效的可穿戴电源。目前,通过摩擦电效应、双电层效应(EDL)和氧化还原等能量转换机制结合液态金属独特的力-电响应可实现高效的能量转换。然而,现有液态金属摩擦层的能量转换界面依赖固-液接触界面动态形变实现电荷分离,导致器件结构复杂,还可能导致液态金属泄漏;因此,如何实现液态金属发电器件柔性集成的同时获得高效机械能量收集仍然是一个亟待解决的问题。
本研究通过将液态金属层嵌入多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜表层形成固-液-气三相界面,利用聚四氟乙烯(PTFE)强电负性与液态金属(eGaInSn-Cu)高电子活性的协同效应,实现机械能-电能高效转换。结果表明,该器件在机械触发下的开路电压达到1080 V,功率密度达到12.44 W/m²。该研究为柔性电子、机械能转换及人机交互界面等领域的发展提供了新思路。
以上研究成果得到国家自然科学基金、兴滇英才支持计划“云岭学者”项目、“春城计划”科技领军人才项目、面向东南亚的科技创新中心建设项目和云南省高校服务重点产业科技项目等的支持。(新能源材料与器
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GMT+8, 2025-6-26 12:46
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