非线性摩擦纳米发电俘能技术的若干进展

作     者：谭栋国 池实民 欧旭 周加喜 王凯 Tan Dongguo;Chi Shimin;Ou Xu;Zhou Jiaxi;Wang Kai

作者机构：湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年第56卷第9期

页      面：2495-2510页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12302011,12122206,12272129) 中国博士后科学基金(2023M731062)资助项目 

主　　题：能量俘获 非线性系统 摩擦纳米发电 低频区域 环境能量 

摘      要：摩擦纳米发电技术是一种基于电负性不同的材料,通过静电感应和摩擦起电的耦合作用实现材料间电荷转移,从而将环境能量转化为电能的能量俘获技术.因在物联网及其相关智慧产业以及新能源等领域的巨大应用潜力,摩擦纳米发电俘能技术自被提出后便受到极大地关注并成为国内外的研究热点.将非线性力学机制拓展至摩擦纳米发电俘能技术构造的非线性摩擦纳米发电机在低频环境激励下具有复杂的非线性动力学行为,可以产生大幅值动力学响应,进而高效地将低频环境能量转化为电能.文章首先简要介绍了摩擦纳米发电俘能原理与非线性摩擦纳米发电机的基本工作原理,然后从双稳态摩擦纳米发电俘能、多稳态摩擦纳米发电俘能和准零刚度摩擦纳米发电俘能等3个方面详细总结了非线性摩擦纳米发电俘能方法的研究工作.此外,从碰撞式摩擦纳米发电俘能、混合机制摩擦纳米发电俘能等两个方面详细阐述了非线性摩擦纳米发电俘能系统的性能提升策略.最后,通过总结非线性摩擦纳米发电俘能技术的研究进展,分析了目前研究中的不足,并对未来非线性摩擦纳米发电俘能技术的研究方向进行了展望.