摩擦纳米发电机单电极模式调理电路分析

为啥一个电极也有电？

如图，是王中林教授课题组做的单电极摩擦纳米发电机。通过皮肤与材料的不断接触，就可以让灯变亮。然而电源输出的只有一根导线啊，学math的表示很难理解。

放心，没啥解释的，我也没有搞明白。

被知乎劝退了

下面这个回答是为什么TENG里面都是用LED做实验的： 因为LED属于为数不多的短脉冲小电流就能产生明显效果的元件，数十数百个LED串联，使其发光的电压正好是TENG输出的百伏左右，而数十uA，仅持续数毫秒的电流已经可以让人看见了。这相当于是为摩擦纳米发电机量身定做的负载环境，几乎所有其他有源元件都无法在这种条件下高效工作。至于充电容，个人认为是一个非常不合适的案例，因为电容其实相当于内阻几乎为0的负载，所以几乎所有能量都在TENG内阻上浪费了，而没有充到电容之中。依我来讲解决电能转化有两个方案，一是用常见的降压电荷泵方案，先充几个串联的小容值高电压的电容，然后串转并输出。不过TENG的输出电流我还真不确定是否能负担得起这个开关的功耗：即使是最低功耗的电荷泵，转换这些开关也是要个几uA的。

摩擦纳米发电机具有电压高 ，电流小，内阻大的输出特性，而硬件部分器件的电压需求低，内阻小。

在某些情况下，TENG 的某些部分是运动部件（如人在地板上走路的情况），所以并不方便通过导线和电极进行电学连接。为了在这种情况下更方便地收集机械能，引入了一种单电极模式的 TENG ，即只有底部有电极，且接地。

如果 TENG的尺寸有限，上部的带电物体接近或者离开下部物体，都会改变局部的电场分布，这样下电极和大地之间会发生电子交换，以平衡电极上的电势变化。

单电极式 TENG只有底部电极且接地，通过调节顶部带电摩擦层与底部电极的距离来改变局部电场分布，这使得底部电极与地面产生电子交换，从而产生电流。

这个东西有4种发电的模式，我这里就阐述第三种，也就是单电极的模式：它只有一个电极，电极上有物体，改变物体与电极之间的距离可以改变电厂，引起静电感应电荷的流动，负载两端分别接到下电极和地之间，通过上电极上物体与电极之间的距离来产生静电流流过负载。

电流不就是电子的流通通路吗？正电荷通过这个负载流到下面不就是相当于电流产生了吗？至于这个地其实是挺有意思的，反正我感觉一个可以吸收容纳电荷或者是比现在的这个极板的电压低的位置就好。

因为我是一个电工，现在就只能聚焦在调理电路这里。

摩擦电纳米发电机（TENG）在科研领域备受关注，TENG不仅可以用于能量收集，还可作为自供电传感器，作为自供电传感器时，TENG输出的电信号通常是电压信号，用于表征被测尺寸，然而，在某些情况下，TENG传感器输出的电荷信号能更好地显示被测尺寸，因此，有必要研究处理TENG传感器输出电荷信号的方法。

下面又是几种有趣的结构：

旋转式，就是电荷的相互

好理解

这个是目前较为广泛的第一种

做出的东西就是怎么一坨

这篇文献里面是最全的

下面提出了一种基于TENG输出高阻抗、弱电荷传感信号特点的电荷预处理方法。该方法利用反相运放反相输入端的“虚地”特性，将TENG传感器输出的弱电荷信号转换为小电压信号。

这个图简单的说明了一些应用，主要是这种监测类

其中电荷模式的一个示意图

这个是电路

这个是一种往复式的

电路的结构是这样的，它是有回路的

这个也是一个回路

这个也是一个示意

这个是表面的传感器系统，这个倒是有点意思

这个图绘制的有趣，可以学

这个也是一个示意图

这个传感器也很有意思

监测不了一点

妈的，这个东西才是有用的，真的只有一个电极！！！妈妈

这个电动机一直怼，传感器一直被压着，SO，只有一个电极连在静电计上，就可以导出这个电荷了，形成了电流，然后使用一个上位机来把它采集，可视化就好了。

这个是以前的静电计，就互相排斥嘛

我懂，锁相环技术

这个是后面的一个插孔

三轴端口

侧面

这里看这个nA的电流

我的传感器一直有一个50Hz的干扰，这个是上午的事情

原始的波形也是这样

妈的，下午又没有了

这篇文章呢，就写给可以看的懂得人，看不懂就再说吧~

审核编辑：汤梓红