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微纳电子学系张海霞教授课题组发表摩擦发电机电源管理研究综述

发布时间:2019-05-20

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北京大学信息科学技术学院微纳电子学系张海霞教授课题组日前在纳米科学技术领域重要期刊《纳米能源(Nano Energy)》上发表综述文章《摩擦发电机脉冲输出的电源管理与能量存储》(Power management and effective energy storage of pulsed output from triboelectric nanogenerator, doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.04.096),该文章于2019年4月接收,张海霞教授为本文通信作者,2014级博士研究生程晓亮为论文第一作者。

摩擦发电机由于自身内阻较大,因此对现有电路直接供电难以达到阻抗匹配,效率也非常低下,是限制其实用化的一大因素。文章全面介绍了学术界在针对摩擦发电机电源管理方面所取得的系列研究成果,总结、归纳了摩擦发电机电源管理与能量存储方面的研究趋势,并对该领域的发展前景与技术路线进行了展望。

图 集成摩擦发电机、电源管理电路、能量存储单元于一体的自充电能量单元.jpg图 集成摩擦发电机、电源管理电路、能量存储单元于一体的自充电能量单元.jpg图 集成摩擦发电机、电源管理电路、能量存储单元于一体的自充电能量单元.jpg图 集成摩擦发电机、电源管理电路、能量存储单元于一体的自充电能量单元.jpg

图 集成摩擦发电机、电源管理电路、能量存储单元于一体的自充电能量单元

     2016年以来,张海霞教授课题组已在针对摩擦发电机的电源管理与能量存储研究中取得一系列重要研究成果。在电源管理方面,2017年5月,课题组利用LC振荡原理研制出适用于摩擦发电机的高效通用电源管理方案与系统(High Efficiency Power Management and Charge Boosting Strategy for aTriboelectric Nanogenerator,DOI, 10.1016/j.nanoen.2017.05.063)。在能量存储方面,2016年9月,课题组将高性能摩擦发电机与超级电容器集成在一起,设计了一体化的自充电能量单元(Integrated self-charging power unit with flexible supercapacitor and triboelectric nanogenerator,DOI:10.1039/C6TA05816G);2017年8月,课题组设计了基于纺布的自充电能量织物(All-fabric-based wearable self-charging power cloth,doi.org/10.1063/1.4998426);2019年1月,课题组采用柔性电路技术实现了摩擦发电机、电源管理电路、能量存储单元的单片集成,大幅提升了摩擦发电机对超级电容器的充电效率,并设计制备了可穿戴的自充电手环(High-efficiency self-charging smart bracelet for portable electronics,DOI.org/10.1016/j.nanoen.2018.10.045)。

相关研究得到国家自然科学基金、国家重大科学研究计划、北京市科技计划、北京市自然科学基金等项目的支持。