直流发电机系列-柔性直流发电机织物材料

近日北京纳米能源与系统研究所报道了一种关于基于金属-半导体聚合物动态界面摩擦伏特效应的柔性直流发电机织物。摩擦伏特效应是指：在两种接触材料的动态界面上形成原子-原子键后释放能量“量子”，这种释放的“键能”能激发金属-半导体界面或半导体-半导体pn结上的电子-空穴对，在界面内建电场的作用下，电子空穴分离，并对外做电功。该直流发电机基于铝膜滑块和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)涂层织物之间的动态肖特基结，该织物直流发电机输出电压约为0.45~0.70 V。将多台发电机分别串联或并联，即可提高电压和电流。七个发电机串联在一起，可以在不需要任何调理电路的情况下不断为电子表供电。

(a) 织物摩擦伏特直流发电机的三维结构图，由PEDOT和Ni涂层织物和铝滑块组成。(b) PEDOT+和PSS-的分子结构。(c和d) 具有PEDOT涂层的织物(c)和单一纤维(d)的扫描电镜图像。(e) PEDOT/Ni涂层织物照片。(f) 滑动块面积为1cm2、压力为0.15 N的织物摩擦直流发电机的典型开路电压和短路电流。(h)直流发电机的电流和功率密度随外部负载电阻的变化

(a)摩擦伏特直流发电机发电过程示意图。

(b) Al/PEDOT界面平衡态(b)和滑动态(c)的能带图。

(c) Ni/PEDOT/Ni (d), Al/PEDOT/Al和Al/PEDOT/Ni (e)在5 N压力下接触面积为4cm2时的电流-电压曲线。(f)直流发电机等效电路。