什么是摩擦电纳米发电机?

研究人员展示了一种系统，通过该系统可以将纳米压力发生器打印在纸上，然后通过蓝牙与之交互，从而自己产生能量。摩擦电效应是什么？研究演示的功能是什么？如何实际应用？

摩擦电效应是什么？

“摩擦电效应“这听起来可能很复杂且与众不同，实际上，这几乎是每天在电力中都能看到的最根本的影响之一；静电。摩擦电效应是异种材料摩擦在一起时带电的名称。例如，如果橡胶气球擦在头发或衣服上，则会积聚静电。

什么是摩擦电纳米发电机？

摩擦电纳米发电机（TENGs）是纳米级能量收集器，当两种不同的纳米材料相互摩擦时，它们可以发电。摩擦作用是由机械能提供的，因此摩擦电纳米发电机是机械到电能的转换器。尽管摩擦电已经有数千年的历史了，但摩擦电纳米发电机才在2012年首次被证明。在谈论TENG时，了解如何陈述其能量能力至关重要。考虑到两个纳米颗粒的纳米级尺寸以及所产生的能量，测量它们的功率将毫无意义。相反，TENG的功率能力是W / m2的量度，因为这些材料可以按比例放大。

因此，第一个TENG的功率密度为3.67mW / m2，当两个纳米层相互垂直放置时，TENG起作用。当使用机械力将各层推向更近的位置时，就会发生摩擦电效应，并且会在结构内发生电荷转移。但是，仅当在两种材料之间形成电场时才分离材料时，同时产生电势差。如果连接了放置在每种材料上的电极，则会产生电流，该电流可用于为电路供电。

认识到TENG的重要性， 一组研究人员演示了打印过程 它不仅可以打印TENGs压力传感器，而且可以打印到包括纸张和纸板在内的常见材料上。

研究的第一部分是可以排斥液体和灰尘的涂层的开发。该涂层可以涂在纸或纸板上，以防止被水汽损坏，但也可以打印几层材料。研究的第二部分，直接将电路层印刷到纸张和纸板上。使用专门的涂层，研究人员能够在彼此的顶部印刷多个电路层，而不会彼此弄脏或干扰。所得的层允许构造垂直TENG，该TENG既可为电路供电，又可检测纸上的压力。由于纸张的另一面是空白的，因此可以打印标准的键盘界面，从而可以创建自供电的纸张键盘。

但是，这仍然存在一个问题，纸张界面如何能够传输蓝牙信息？这里我们只能推测它是如何实现的。传输蓝牙信息需要数据包和数据编码/解码；因此，需要某种程度的复杂电路。从理论上讲，蓝牙芯片可以集成到纸张中，并且使用键合线或接触垫可以使芯片读取按钮的按下状态。另一种方法可以是简单的印刷RLC电路，该电路以特定的频率发送能量，该能量可以被蓝牙接收器检测到。无论哪种方式，都没有讨论该电路将按钮按下的确切过程，因此在理解本研究的功能时应格外注意。

可打印纸张接口有哪些潜在应用？

如果研究确实可以为完全集成到纸键盘中的蓝牙设备供电，那么这样的键盘的应用是巨大的。医学领域中，COVID-19，埃博拉和布氏鼠疫等高度传染性疾病患者的一次性接口可以从此项技术中受益。食品行业可以从食品包装盒的交互式界面中受益，该界面可以使客户检查包装内容并提供安全信息。快递行业可以使用带有按钮的此类界面，用户可以按下按钮以确认包裹是否已存在并且已收到包裹。

这种技术更新颖的用途是制造商和专家的定制项目和安装。例如，由客户订购的自定义项目可能需要一组唯一的控件，并且带有按钮的物理键盘的创建过于昂贵或麻烦。制作者可能会利用制作自定义键盘的能力，这些键盘可用于控制各种不同的项目，例如家庭自动化，远程控制系统和计算机。
责任编辑：tzh