用于水滴能量收集的叉指电极摩擦纳米发电机

作者：胡怡先; 孙若愚; 赵婧^*; 刘创; 莫继良

来源：电子元件与材料, 2023, 42(06): 659-665.

DOI：10.14106/j.cnki.1001-2028.2023.1718

• 摩擦纳米发电机
• 叉指电极
• PTFE膜厚
• 电极宽度
• 水滴能量收集

近年来，摩擦纳米发电机在收集清洁和可再生水能能源领域中逐渐兴起，尽管摩擦纳米发电机具有高电压输出，但其实际应用受到较低输出电流的限制。为此引入叉指电极以提高摩擦纳米发电机的电输出性能。通过对摩擦纳米发电机的PTFE膜厚和电极宽度进行调控，优选出在一定面积内具有最高发电效率的参数。利用多物理场耦合仿真分析摩擦纳米发电机的工作原理，解析电荷转移过程中的电势分布，验证实验结果的有效性。研究发现，当PTFE膜厚为0.08 mm且电极宽度为25 mm时，摩擦纳米发电机具有最佳电输出特性，开路电压和短路电流分别为47.42 V和453 nA。此外，通过模拟实际雨天环境，该摩擦纳米发电机能够驱动至少28个LED灯珠。相关研究成果可为构建用于水滴能量收集的叉指电极摩擦纳米发电机提供参考，拓展摩擦纳米发电机用于雨水能量收集的实际应用。

• 单位
  牵引动力国家重点实验室; 西南交通大学