近日，我校機(jī)械工程學(xué)院程廣貴教授、丁建寧教授團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛研究員團(tuán)隊(duì)合作，在能源材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）上發(fā)表了題為“A Power-Managed Tribovoltaic Nanogenerator and Self-Powered Wireless Temperature Monitoring System”的研究論文。我校博士生曹杰為論文第一作者，程廣貴、丁建寧和中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛為共同通訊作者。
據(jù)調(diào)查顯示，全球工業(yè)系統(tǒng)中約1/3的能量通過(guò)摩擦消耗。摩擦伏特效應(yīng)是一種新發(fā)現(xiàn)的用于機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體效應(yīng)。摩擦伏特納米發(fā)電機(jī)（TVNG）通過(guò)半導(dǎo)體界面摩擦產(chǎn)生直流電輸出，它憑借優(yōu)化的摩擦副組成和高的輸出功率密度，在工業(yè)摩擦能量回收方面展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。利用回收的機(jī)械能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔転楣I(yè)傳感微系統(tǒng)供電是實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)傳感的有效方式，開(kāi)發(fā)適用于TVNG輸出特性的電源管理策略對(duì)智能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要推動(dòng)作用。
本工作創(chuàng)新提出了一種適用于高輸出電壓TVNG的電源管理策略，通過(guò)耐高壓二極管的引入有效抑制了從過(guò)渡電容到TVNG的能量回流，將最大功率點(diǎn)跟蹤算法（MPPT）和降壓轉(zhuǎn)換器結(jié)合設(shè)計(jì)了自主電源管理單元（PMU）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PMU實(shí)現(xiàn)了對(duì)TVNG電輸出的有效調(diào)控，PMU管理后TVNG與管理前相比內(nèi)部阻抗降低10倍，電容的充電速度提高7.18倍，可實(shí)現(xiàn)對(duì)100個(gè)LED和6個(gè)并聯(lián)溫濕度計(jì)持續(xù)供能。這項(xiàng)工作為高輸出電壓TVNG提供了一種有效的電源管理策略，將進(jìn)一步推動(dòng)TVNG在自供能傳感系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）領(lǐng)域的應(yīng)用。
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（52275191）、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（92248301）、江蘇省青藍(lán)工程、江蘇省333人才等項(xiàng)目支持。（機(jī)械工程學(xué)院）
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400659
