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摘要
针对摩擦纳米发电机功率密度低、触发难、耐久度差的问题，本文设计一种伞型摩擦纳米发电机(umbrella-shape triboelectric nanogenerator，U-TENG)用于收集低频小振动能量。U-TENG以纸基作为连接机构，使得上下伞叶在振动环境中进行有序开合，可以有效增加摩擦层数量、增大接触面积、改善接触面的贴合效果。另外在摩擦电单元的设计上，通过叠放氟橡胶提高导电层上的感应电荷量以优化电能输出性能。实验结果表明，当两个摩擦电单元并联运行时，U-TENG的最大短路电流和开路电压分别能够达到125.9 μA和804 V；在低频小幅振动下其瞬时功率密度最高达到509.3 W/m3；U-TENG可以收集环境中不同形式的振动能，以收集脉冲式振动的能力尤为突出，最多可驱动960个LED灯。该方法为环境中低频振动能的高效捕获提供实际可行的新思路。
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