近日，李忠杰老师与郑州大学合作的论文“Soft-soft contact TENG using nonlinear coupling galloping phenomenon for harvesting wind energy”发表在期刊《Nano Energy》。

  该研究旨在解决传统摩擦纳米发电机在风能收集方面的一些问题。首先设计了基于非线性耦合驰振现象的 GS-TENG，利用软 Ecoflex 泡沫薄膜和软弹簧钢板实现软 - 软接触，发泡技术构建的微球结构表面提高了摩擦电材料的表面电荷密度。接着选择合适的钝体结构，研究多种钝体的振动行为，发现长方体 - 圆柱组合体(Cuboid-Cylinder (V))具有更低启动风速、更宽工作范围和更好的风能转换能力。还优化了 GS-TENG 的非线性结构耦合，通过改变钝体弹簧刚度和摩擦层间距离，确定了最佳的结构配置以实现最佳风能收集效果

  制备的 Ecoflex 泡沫薄膜在 4% wt 掺杂质量分数时与 0.05mm厚透明TPU膜配对，接触分离式 TEN (CS-TENG)输出性能最佳，峰值电压达1700V，峰值电流为33.4µA，均方根电压310V，均方根电流5.8µA，峰值功率密度达8.32W/m²。GS-TENG 可在2.292m/s 的风速下发电，风速为4.74m/s时，输出功率可达4.67mW。在该风速下,W-TENG 和 L-TENG 在不同负载电阻下分别达到相应的峰值功率和平均功率。GS-TENG 能点亮约130个串联-并联的LED灯，为不同电容充电，驱动电子钟连续运行，还能集成无线温度传感系统实现自供电，展示了在现实环境中的优越风能收集能力和自供电潜力。